[發明專利]基于改進仿射傳播聚類的高壓斷路器故障診斷方法

在審

• 申請號: 202011292398.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112598152A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 李永麗;盧揚
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06K9/62;G06F17/16;G06N3/04;G06N3/08;G01R31/327
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于改進仿射傳播聚類的高壓斷路器故障診斷方法，包括下列步驟：

(1)收集訓練樣本數據

收集斷路器正常和各類故障狀態下的線圈電流波形特征值樣本共n個組成訓練樣本集合X＝{x₁，x₂，……，x_n}。

(2)應用改進仿射傳播聚類算法對訓練樣本集合X進行聚類，計算過程如下：

(2.1)確定聚類算法內的相關參數：

確定樣本集合X中的樣本個數N以及各樣本維度m；確定首選項p的掃描空間與掃描步長p_step；寬度系數σ的掃描空間與掃描步長σ_step；確定仿射傳播聚類最大迭代次數T；聚類阻尼因子η；確定高斯常數σ_s，評估指標權重ζ；

(2.2)構造相似度矩陣

基于樣本集合X與參數p_l、σ_l根據下式構造相似度矩陣S_l，其中p_l為首選項p的掃描空間中某一步的取值，σ_l為寬度系數σ掃描空間中的某一步取值：

式中d(x₁，x₂)為樣本x₁與x₂間的歐式距離；

(2.3)將相似度矩陣作為輸入數據進行仿射傳播聚類，對S_l進行聚類；

(2.4)計算聚類結果綜合評估指標

聚類結果綜合評價指標Ocq表示為：

Ocq＝ξ×Cmp+(1-ξ)×Sep

式中：Cmp是聚類密集性指標；Sep是聚類臨近性指標；ζ是平衡聚類密集性與聚類臨近性的權重，Ocq越小代表聚類中心與結果質量越高；

聚類結果c_h的聚類密集性指標表示為：

其中C是聚類個數，var(X)為簇內方差，計算公式為：

其中，是X的均值，D是矢量之間的距離，計算公式為：

其中是x₁中第k個特征量，是x₂中第k個特征量

聚類結果c_h的聚類臨近性Sep指標表示為：

其中為σ_s高斯常數，o_i為聚類c_i的聚類中心；

在所有的聚類結果中，選擇綜合評估指標最小時對應的聚類結果作為最優聚類結果，從而獲得最優聚類中心及最優寬度系數；

(3)判斷測試樣本故障類別

計算測試樣本與各個最優聚類中心的相似度；若相似度結果中最大值小于預定閥值則確定其屬于訓練樣本中不包含的未知故障；若相似度結果中最大值大于預定閥值則可確定該訓練樣本屬于相似度結果最大值對應的聚類中心所表示的故障類別。