專利名稱：一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器故障診斷方法，尤其涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法。
背景技術(shù)：
電力變壓器是高壓電氣設(shè)備中非常昂貴的運(yùn)行設(shè)備之一，同時(shí)也是電力系統(tǒng)的重要組成部分。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和電力技術(shù)的不斷提高，電力工業(yè)逐步向高壓、大容量方向發(fā)展，電力變壓器的故障率也呈現(xiàn)了上升的趨勢(shì)。由于變壓器故障通常伴有電弧、放電以及劇烈燃燒等現(xiàn)象的發(fā)生，因此一旦變壓器發(fā)生故障，輕則要停電檢修，直接影響人民生活，重則將可能進(jìn)一步導(dǎo)致電力設(shè)備貫通性擊穿、爆炸等事故，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)供電的安全性、穩(wěn)定性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。所以變壓器的質(zhì)量監(jiān)測(cè)和故障診斷顯得日益重要。在變壓器故障診斷的研究中，故障的征兆和故障類型存在很復(fù)雜的非線性的數(shù)學(xué)關(guān)系，這使得診斷的合適數(shù)學(xué)模型很難找到。其中，變壓器的內(nèi)部故障表現(xiàn)為機(jī)械、電和熱三種類型，而后面兩種又是最為主要的，而且機(jī)械故障通常也會(huì)以電或者熱表現(xiàn)出來(lái)。電力變壓器固體絕緣材料和油在電與熱的雙重作用下，會(huì)產(chǎn)生氫氣、烴類、一氧化碳和二氧化碳等氣體，而這些氣體將溶解于變壓器內(nèi)部的油中，通過(guò)對(duì)油中的這些氣體種類和含量進(jìn)行分析，就能判斷變壓器的故障。其中氫氣、甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳是判斷故障時(shí)用到的主要?dú)怏w，因此把它們叫做特征氣體。三比值法建立在油中溶解氣體的基礎(chǔ)上，是目前最基本的判斷變壓器故障的診斷方法。三比值法是通過(guò)確定C2H2 /C2H4、CH4 /H2和C2H4 /C2H6這三個(gè)比值大小，再根據(jù)三比值編碼規(guī)則(表I)和故障類型判斷方法(表2)來(lái)確定變壓器發(fā)生何種故障。但是，三比值法也存在很大的局限性，只有在油中溶解氣體各組分含量都超過(guò)閾值的時(shí)候，才能采用三比值法進(jìn)行變壓器 的故障診斷。另外，三比值法中缺少很多編碼，會(huì)導(dǎo)致在三比值的編碼規(guī)則表中找不到相對(duì)應(yīng)的比值組合，無(wú)法進(jìn)行故障判斷；同時(shí)，如果計(jì)算出的數(shù)據(jù)處于三比值編碼的邊界，通過(guò)三比值法判斷得出的變壓器故障不準(zhǔn)確，很容易診斷錯(cuò)誤。
權(quán)利要求
1.一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，其特征在于:包括以下步驟: A:收集訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)當(dāng)作輸入向量； B:對(duì)故障類型進(jìn)行編碼，編制訓(xùn)練樣本和故障類型的對(duì)應(yīng)表； C:構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，直到達(dá)到滿意的精度為止； D:診斷待測(cè)樣本，將待測(cè)樣本輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算后輸出向量，得到診斷結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，其特征在于:所述A步驟中的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)分別為H2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6和CO氣體含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，其特征在于:所述的B步驟中訓(xùn)練樣本和故障類型的對(duì)應(yīng)表為:若編碼為1000000，則故障類型為低能放電；若編碼為0100000，則故障 類型為高能放電；若編碼為0010000，則故障類型為局部放電；若編碼為0001000，則故障類型為低溫過(guò)熱；若編碼為0000100，則故障類型為中溫過(guò)熱；若編碼為0000010，則故障類型為高溫過(guò)熱，若編碼為0000001，則故障類型為高溫過(guò)熱兼高能放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，其特征在于:所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為具有一個(gè)隱層的前饋型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中輸入層有6個(gè)神經(jīng)元，分別對(duì)應(yīng)訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)中的6種氣體；輸出層有7個(gè)神經(jīng)元，分別對(duì)應(yīng)7種故障類型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，其特征在于:所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱層的神經(jīng)元個(gè)數(shù)為17個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，其特征在于:所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層傳遞函數(shù)是tansig ()，輸出層傳遞函數(shù)為線性函數(shù)，訓(xùn)練函數(shù)用trainlm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，其特征在于:所述B步驟中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程包括以下步驟: B1:設(shè)置變量和參數(shù)； B2:初始化； B3:給定輸入向量和目標(biāo)輸出； B4:計(jì)算隱層、輸出層各單元輸出； B5:計(jì)算實(shí)際輸出與目標(biāo)的偏差e，并判斷是否滿足要求，如果滿足，進(jìn)入步驟B6 ;如果不滿足，進(jìn)入步驟B7 ； B6:判斷是否學(xué)習(xí)完全部訓(xùn)練樣本，全部計(jì)算實(shí)際輸出與目標(biāo)的偏差e是否均滿足要求，如果滿足，進(jìn)入步驟B8，結(jié)束整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程；如果不滿足，則進(jìn)入步驟B7 ； B7:計(jì)算誤差梯度，并修改權(quán)值，然后返回步驟B4 ； B8:學(xué)習(xí)過(guò)程完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，能夠以絕緣油中特征氣體的含量作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，準(zhǔn)確的對(duì)變壓器的運(yùn)行故障進(jìn)行診斷，極大地提高變壓器故障診斷的準(zhǔn)確率，確保變壓器安全可靠地運(yùn)行。
文檔編號(hào)G06N3/02GK103218662SQ20131013118
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者禹建麗 申請(qǐng)人:鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院