最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預測方法
2023-10-08 02:14:44
最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預測方法
【專利摘要】本發明提供了一種最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預測方法，它包括以下步驟：步驟一，首先設計絕緣子的洩漏電流在線監測系統，洩漏電流的在線監測系統用於統計洩漏電流時域特徵量的變化；步驟二，確定最小二乘支持向量機預測模型的輸入和輸出相量並對樣本數據歸一化處理；步驟三，確定最小二乘支持向量機的徑向基核函數以及模型性能評價指標；步驟四：採用遺傳算法對最小二乘支持向量機預測模型進行優化。
【專利說明】最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預測 方法。
【背景技術】
[0002] 高壓絕緣子在長期運行中表面會沉積大量汙穢，汙層受潮後使絕緣子的性能大大 下降，嚴重時會引發汙閃事故，導致供電中斷，威脅著電力系統安全運行。為了預防大面積 汙閃事故，在輸變電設備狀態檢修的要求下，電力部口提出對絕緣子表面汙穢狀況進行在 線監測。目前，絕大多數汙穢在線監測系統是W洩漏電流數據為核也來推斷絕緣子汙穢程 度。洩漏電流雖然是一個和汙閃密切相關的動態特徵量，但洩漏電流值的變化並不能準確 反映絕緣子的劣化程度，即基於洩漏電流的汙閃預警值、汙閃判據只是定性的，當前並沒有 針對洩漏電流與汙穢等級之間的標準或經驗公式。
[0003] 等值附鹽密度巧SDD)定義為絕緣子表面每平方釐米麵積上附著的汙穢中導電物 質質量分數相當的化C1 (mg/cm2)，它反映了絕緣子汙穢物種類和密度，是確定汙穢等級和 繪製電網汙區分布圖的主要依據，國家和電力行業制定了相應的試驗規程和標準。然而人 工測量ESDD數據易受用水量影響、操作麻煩，需要定期停電來獲取汙穢絕緣子試品。
[0004] 實驗研究表明，絕緣子洩漏電流的大小儘管受到環境溫溼度、雨量等因素的影響， 但是和表面汙穢程度即ESDD值更為密切相關。
【發明內容】
[0005] 本發明提供了最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預測方 法，採用該方法建立的模型預測精度高，實現了絕緣子表面汙穢程度在線評估。
[0006] 本發明採用了 W下技術方案：一種最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值 鹽密及灰度預測方法，它包括W下步驟：步驟一，首先設計絕緣子的洩漏電流在線監測系 統，洩漏電流的在線監測系統用於統計洩漏電流時域特徵量的變化；步驟二，確定最小二乘 支持向量機預測模型的輸入和輸出相量並對樣本數據歸一化處理；步驟H，確定最小二乘 支持向量機的徑向基核函數W及模型性能評價指標；步驟四：採用遺傳算法對最小二乘支 持向量機預測模型進行優化。
[0007] 所述步驟一中的洩漏電流在線監測系統包括系統電源、穿芯式小電流傳感器、溫 溼度傳感器、監測主機、PC上位機和GPRS通信模塊，穿芯式小電流傳感器和溫溼度傳感器 都與絕緣子對應，系統電源與監測主機的電源端連接，穿芯式小電流傳感器和溫度傳感器 都與監測主機的輸入端連接，監測主機的輸出端通過GPRS通信模塊與PC上位機實時通信 連接，所述的系統電源為洩漏電流在線監測系統的檢測主機提供電源，穿芯式小電流傳感 器採集絕緣子的洩漏電流的信號並將信號傳輸給監測主機，溫溼度傳感器用於獲取絕緣子 當前環境的溫度和溼度信號並將信號傳輸給監測主機，監測主機對洩露電流的信號W及溫 度和溼度的信號進行處理並通過GPRS通信模塊輸入給PC上位機，PC上位機通過洩露電流 的信號W及溫度和溼度的信號對絕緣子鹽密和灰密進行預測。所述的穿芯式小電流傳感 器與監測主機之間採用RS232通信協議進行信號傳輸，溫溼度傳感器與與監測主機之間採 用RS232通信協議進行信號傳輸。所述的穿芯式小電流傳感器的量程為0-2安培。所述的 GPRS通信模塊與PC上位機之間採用GSM/GPRS網絡進行信號傳輸。
[000引所述的步驟二中的預測模型的輸入和輸出相量分別為：預測等 值鹽密和灰密度的最小二乘支持向量機模型的輸入量採用空氣相對溼度 巧、洩漏電流工頻量ijT W及洩漏電流有效值/,，輸出量採用絕緣子表面等值鹽密（ESDD) 和灰度（NSDD)，所述步驟2中的對樣本數據歸一化處理的公式為：
【權利要求】
1. 一種最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預測方法，它包括以 下步驟： 步驟一，首先設計絕緣子的洩漏電流在線監測系統，洩漏電流的在線監測系統用於統 計洩漏電流時域特徵量的變化； 步驟二，確定最小二乘支持向量機預測模型的輸入和輸出相量並對樣本數據歸一化處 理； 步驟三，確定最小二乘支持向量機的徑向基核函數以及模型性能評價指標； 步驟四：採用遺傳算法對最小二乘支持向量機預測模型進行優化。
2. 根據權利要求1所述的最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預測方法，其特徵在於：所述步驟一中的洩漏電流在線監測系統包括系統電源、穿芯式小電 流傳感器、溫溼度傳感器、監測主機、PC上位機和GPRS通信模塊，穿芯式小電流傳感器和溫 溼度傳感器都與絕緣子對應，系統電源與監測主機的電源端連接，穿芯式小電流傳感器和 溫度傳感器都與監測主機的輸入端連接，監測主機的輸出端通過GPRS通信模塊與PC上位 機實時通信連接，所述的系統電源為洩漏電流在線監測系統的檢測主機提供電源，穿芯式 小電流傳感器採集絕緣子的洩漏電流的信號並將信號傳輸給監測主機，溫溼度傳感器用於 獲取絕緣子當前環境的溫度和溼度信號並將信號傳輸給監測主機，監測主機對洩露電流的 信號以及溫度和溼度的信號進行處理並通過GPRS通信模塊輸入給PC上位機，PC上位機通 過洩露電流的信號以及溫度和溼度的信號對絕緣子鹽密和灰密進行預測。
3. 根據權利要求2所述的最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預測方法，其特徵是所述的穿芯式小電流傳感器與監測主機之間採用RS232通信協議進行 信號傳輸，溫溼度傳感器與與監測主機之間採用RS232通信協議進行信號傳輸。
4. 根據權利要求2所述的最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預測方法，其特徵是所述的穿芯式小電流傳感器的量程為0-2安培。
5. 根據權利要求2所述的最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預測方法，其特徵是所述的GPRS通信模塊與PC上位機之間採用GSM/GPRS網絡進行信號傳 輸。
6. 根據權利要求1所述的最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽 密及灰度預測方法，其特徵是所述的步驟二中的預測模型的輸入和輸出相量分別 為：預測等值鹽密和灰密度的最小二乘支持向量機模型的輸入量採用空氣相對溼度 ff、洩漏電流工頻量^以及洩漏電流有效值輸出量採用絕緣子表面等值鹽密（ESDD) 和灰度（NSDD)，所述步驟2中的對樣本數據歸一化處理的公式為：
式中：AUU分別表示空氣相對溼度好、洩漏電流工頻量、洩漏電流有效 值4、絕緣子表面等值鹽密（ESDD)和灰度（NSDD)中的任意一個量、任意一個量歸一化處理 後的值、以及任意一個量的最小值和最大值。
7. 根據權利要求1所述的最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預測方法，其特徵是所述的步驟三中的最小二乘支持向量機的徑向基核函數以及模型性能 評價指標分別為： 一、最小二乘支持向量機的徑向基核函數為
式中：；exp為以自然對數e為底的指數函數；為徑向基核函數的核寬度；
其中，I?、jv?分別為鹽密和灰密的預測值；石?、r2?分別為鹽密和灰密的實際 值。
8.根據權利要求1所述的最小二乘支持向量機與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預測方法，其特徵是所述步驟四中的採用遺傳算法對最小二乘支持向量機預測模型進行優 化。
【文檔編號】G01N27/00GK104502410SQ201310305250
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月21日 優先權日:2013年7月21日
【發明者】戴亮, 張少成, 李勝華, 李祥明, 何菲, 葛樂 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司泰州供電公司, 南京工程學院