[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法的變壓器頂層油溫預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011007229.X
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN112115648A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗娟;李詩勇;楊俊秋;薛靜;楊超;張霖;靳斌;施艷;申峻;李俊文;劉波;丁健;謝榮斌;王瑞果;陸禹初;郝越峰;郭天昀;康倢瀅;陳湫林;高奇思
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06K9/00;G06N3/04;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 朱寶慶

1.一種基于改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法的變壓器頂層油溫預(yù)測方法，其特征在于：包括，

從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中讀入變壓器頂層油溫的相關(guān)影響因素的原始數(shù)據(jù)集；

對(duì)所述原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類、編號(hào)并進(jìn)行歸一化處理；

根據(jù)所述處理后的原始數(shù)據(jù)集利用頻譜分析主頻率法確定最佳模態(tài)層數(shù)，并利用變分模態(tài)分解法提取每層模態(tài)的油溫?cái)?shù)據(jù)；

門控循環(huán)單元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用所述每層模態(tài)的油溫?cái)?shù)據(jù)構(gòu)建各層模態(tài)的預(yù)測模型；

利用所述各層模態(tài)的預(yù)測模型得到各層模態(tài)的預(yù)測值，并進(jìn)行求和重構(gòu)得到整體序列的預(yù)測結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法的變壓器頂層油溫預(yù)測方法，其特征在于：所述變壓器頂層油溫的相關(guān)影響因素包括，

變壓器油溫瞬時(shí)值、變壓器負(fù)荷有功功率瞬時(shí)值和環(huán)境溫度瞬時(shí)值，其采樣周期都為1h。

3.如權(quán)利要求1或2所述的基于改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法的變壓器頂層油溫預(yù)測方法，其特征在于：所述原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類、編號(hào)包括，

將所述原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，將一年內(nèi)的三類所述瞬時(shí)值數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，將待測試的一日數(shù)據(jù)作為測試集數(shù)據(jù)，并對(duì)讀入數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)。

4.如權(quán)利要求3所述的基于改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法的變壓器頂層油溫預(yù)測方法，其特征在于：所述進(jìn)行歸一化處理包括，

將數(shù)據(jù)映射到0～1范圍之內(nèi)處理，其公式表示為如下：

其中：x′為歸一化后數(shù)據(jù)，x_min為數(shù)據(jù)中的最小值，x_max為數(shù)據(jù)中的最大值。

5.如權(quán)利要求1～2和4任一所述的基于改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法的變壓器頂層油溫預(yù)測方法，其特征在于：所述利用頻譜分析主頻率法確定最佳模態(tài)層數(shù)包括，

利用所述訓(xùn)練集中一年的變壓器頂層油溫?cái)?shù)據(jù)，作頻譜圖，尋找所述頻譜圖中的主要頻率數(shù)f，并將其作為最大預(yù)設(shè)模態(tài)數(shù)k_max，通過從小到大進(jìn)行取值，觀察使用變分模態(tài)分解法分解時(shí)最后一層模態(tài)分量中心頻率是否相對(duì)穩(wěn)定，若穩(wěn)定則認(rèn)為此時(shí)模態(tài)數(shù)k為最佳值。

6.如權(quán)利要求5所述的基于改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法的變壓器頂層油溫預(yù)測方法，其特征在于：所述利用變分模態(tài)分解法包括，

將輸入信號(hào)分解為k個(gè)具有中心頻率的有限帶寬，并稱之為模態(tài)u_k，要使每個(gè)模態(tài)的帶寬估計(jì)之和最小，在所述變分模態(tài)分解法中，信號(hào)分解過程即為變分問題的求解過程，帶約束的變分問題的求解公式如下：

其中：{u_k}:＝{u₁,...,u_k}為各模態(tài)分量，{ω_k}:＝{ω₁,...,ω_k}為各模態(tài)分量中心頻率，δ(t)為沖激函數(shù)，為對(duì)t求偏導(dǎo)數(shù)，f為原信號(hào)。

7.如權(quán)利要求6所述的基于改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法的變壓器頂層油溫預(yù)測方法，其特征在于：所述帶約束的變分問題的求解包括，

使用拉格朗日乘法算子λ(t)來求出所述帶約束的變分問題的最優(yōu)解，將所述帶約束的變分問題轉(zhuǎn)化為無約束的變分問題，轉(zhuǎn)化公式如下：

其中：α為二次懲罰因子，L({u_k},{ω_k},λ)為拉格朗日函數(shù)表達(dá)形式，利用交替方向乘子算法求取上述拉格朗日函數(shù)的鞍點(diǎn)，其具體過程如下所示：

初始化各模態(tài)分量以及中心頻率，λ¹，n＝0，將各參量變換入頻域內(nèi)；

在非負(fù)頻率區(qū)間內(nèi)，更新u_k：

更新w_k：

在非負(fù)頻率區(qū)間內(nèi)，更新λ：

對(duì)于給定判定精度ε0，有：

其中：和分別為f(t)和λⁿ⁺¹對(duì)應(yīng)的傅里葉變換，滿足上式則停止迭代，否則重新進(jìn)行變分問題的求解。