[發(fā)明專利]一種基于深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的電力設(shè)備局部放電模式識(shí)別方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210060566.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN114417926A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王洪君;徐紅玉;張學(xué)林;張艷艷;劉東杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 楊樹云

1.一種基于深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的電力設(shè)備局部放電模式識(shí)別方法，其特征在于，包括步驟如下：

步驟1：獲取局部放電信號(hào)的PRPD圖譜并進(jìn)行預(yù)處理；通過深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)對(duì)局部放電信號(hào)的PRPD圖譜進(jìn)行特征提取，并自動(dòng)生成多樣化的PRPD圖譜，得到擴(kuò)充的數(shù)據(jù)集；采用擴(kuò)充的數(shù)據(jù)集對(duì)分類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練得到第一分類模型；

步驟2：獲取局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形并進(jìn)行預(yù)處理，采用預(yù)處理后的局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形對(duì)分類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練得到第二分類模型；

步驟3：將待分類的局部放電信號(hào)的PRPD圖譜通過步驟1所述的預(yù)處理后輸入第一分類模型，得到的第一分類結(jié)果；將該待分類的局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形通過步驟2所述的預(yù)處理后輸入第二分類模型，得到第二分類結(jié)果；對(duì)第一分類結(jié)果和第二分類結(jié)果按照權(quán)重計(jì)算，得到最終的電力設(shè)備局部放電模式判別結(jié)果；電力設(shè)備局部放電模式判別結(jié)果是指電力設(shè)備局部放電類型，包括尖端放電、懸浮放電、沿面放電、絕緣放電，絕緣放電包括油中氣隙和油隙放電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的電力設(shè)備局部放電模式識(shí)別方法，其特征在于，將高頻電流傳感器安裝在電力設(shè)備的接地線上，對(duì)局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形進(jìn)行采集，同時(shí)，通過局放儀生成局部放電信號(hào)的PRPD圖譜；局部放電信號(hào)的PRPD圖譜記錄一段時(shí)間內(nèi)的放電量q、放電相位和放電次數(shù)n的分布情況，局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形記錄每一次放電的波形信息；

步驟1中，對(duì)局部放電信號(hào)的PRPD圖譜進(jìn)行預(yù)處理，具體包括：

步驟1.1：去噪、歸一化處理；對(duì)局部放電信號(hào)的PRPD圖譜進(jìn)行歸一化處理，將并將歸一化幅值在0.1以下的數(shù)據(jù)濾除，得到去噪的局部放電信號(hào)的PRPD圖譜；

步驟1.2：生成灰度圖；將去噪的局部放電信號(hào)的PRPD圖譜按照數(shù)值線性映射到灰度值0-255，并繪制得到灰度圖即PRPD數(shù)據(jù)集。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的電力設(shè)備局部放電模式識(shí)別方法，其特征在于，深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)包括生成器和判別器；

生成器包括一個(gè)全連接層、兩層上采樣層及三個(gè)卷積層，其中，相鄰卷積層中間加入ReLU激活函數(shù)，輸入一個(gè)1*512的隨機(jī)噪聲向量z，z經(jīng)過一個(gè)全連接層得到通道數(shù)為128、大小為35*68的圖片，再經(jīng)過兩層上采樣層的兩次上采樣和三個(gè)卷積層的三次卷積后輸出，生成通道數(shù)為1、大小為140*272的灰度圖譜；

判別器包括四個(gè)卷積層、一個(gè)全連接層，其中，相鄰卷積層中間加入LeakyReLU激活函數(shù)；判別器的輸入圖片為140*272大小的單通道灰度圖即灰度圖譜，輸入圖片經(jīng)過四個(gè)卷積層的四層卷積后再經(jīng)過一個(gè)全連接層得到電力設(shè)備局部放電模式判別結(jié)果；

在判別器中使用LeakReLU激活函數(shù)，生成器中采用ReLU激活函數(shù)，輸出層采用Tanh激活函數(shù)；

生成器的損失函數(shù)loss如式(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，λ是用來調(diào)整參數(shù)范數(shù)懲罰與經(jīng)驗(yàn)損失的相對(duì)貢獻(xiàn)的超參數(shù)；w_i是第一分類模型及第二分類模型的參數(shù)；Z為生成器的輸入噪聲，G(Z)為生成器的輸出圖片，D(G(z))為判別器對(duì)生成圖片的判別結(jié)果，i為下標(biāo)，表示w_i為第幾個(gè)參數(shù)，n為深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)的個(gè)數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的電力設(shè)備局部放電模式識(shí)別方法，其特征在于，步驟1中，將步驟1.2生成的PRPD數(shù)據(jù)集對(duì)深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到擴(kuò)充后的PRPD灰度圖譜數(shù)據(jù)集即擴(kuò)充后的數(shù)據(jù)集；

步驟2中，對(duì)局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形進(jìn)行預(yù)處理，具體包括：

先對(duì)局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形進(jìn)行去噪、歸一化處理；再對(duì)去噪、歸一化處理后的局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形進(jìn)行截取，獲取單次放電的局部放電信號(hào)的實(shí)時(shí)波形，格式為一維txt文本，文本數(shù)值表示放電幅值。