本發(fā)明涉及絕緣缺陷診斷，尤其涉及基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的絕緣缺陷檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，對電網(wǎng)建設(shè)的要求不斷增強(qiáng)，直流系統(tǒng)逐漸成為電網(wǎng)的重要組成部分。然而，隨著直流系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其絕緣缺陷診斷問題逐漸凸顯。直流系統(tǒng)中的絕緣缺陷不僅威脅著系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，還可能引發(fā)嚴(yán)重的設(shè)備損壞和安全事故。因此，對直流系統(tǒng)絕緣缺陷的有效診斷具有重要意義?，F(xiàn)有的絕緣缺陷診斷方法主要有絕緣電阻測試法和電橋法。絕緣電阻測試法主要通過測量絕緣材料的電阻值進(jìn)行評估絕緣的健康狀態(tài)。這種方法簡單易行，但對初期缺陷的靈敏度較低，往往需要與其他方法結(jié)合使用。電橋法是利用電橋法測量系統(tǒng)中各個部分的絕緣電阻，幫助識別和定位絕緣缺陷。這種方法在檢測大型設(shè)備或系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)時較為有效，但操作復(fù)雜，且對操作人員的技能要求較高。盡管現(xiàn)有的絕緣缺陷診斷方法為保障系統(tǒng)安全提供了技術(shù)支持，但在實際應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如缺陷識別難度大、檢測技術(shù)局限性強(qiáng)、復(fù)雜環(huán)境影響顯著等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的絕緣缺陷檢測方法及系統(tǒng)，能夠捕捉直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)的歷史信息與未來信息，進(jìn)而提高直流系統(tǒng)支路絕緣缺陷檢測的速度與精度。

2、本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案是：基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的絕緣缺陷檢測方法，包括以下步驟：

3、獲取直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本，所述直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本包括正常運(yùn)行的直流系統(tǒng)支路電流與具有絕緣缺陷的直流系統(tǒng)支路電流；

4、對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行多維數(shù)據(jù)特征提取與標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)；

5、引入改進(jìn)的門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)單元，構(gòu)建改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型；

6、基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型對標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行絕緣缺陷檢測處理，得到直流系統(tǒng)支路絕緣缺陷檢測結(jié)果。

7、進(jìn)一步，所述對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行多維數(shù)據(jù)特征提取與標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)這一步驟，其具體包括：

8、對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行時域特征提取處理，得到直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本的時域特征；

9、對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行傅里葉變換與頻域特征提取處理，得到直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本的頻域特征；

10、基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的自編碼器對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行深度特征提取處理，得到直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本的深度特征；

11、整合直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本的時域特征、直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本的頻域特征與直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本的深度特征，得到直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)；

12、對直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)。

13、進(jìn)一步，所述基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的自編碼器對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行深度特征提取處理，得到直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本的深度特征這一步驟，其具體包括：

14、基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建自編碼器，所述自編碼器包括輸入模塊、隱藏模塊和輸出模塊；

15、對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行加入高斯噪聲與劃分處理，得到直流系統(tǒng)支路電流輸入數(shù)據(jù)向量；

16、將直流系統(tǒng)支路電流輸入數(shù)據(jù)向量輸入至自編碼器；

17、基于自編碼器的輸入模塊，對直流系統(tǒng)支路電流輸入數(shù)據(jù)向量進(jìn)行時間步上預(yù)處理，構(gòu)建初步的直流系統(tǒng)支路電流輸出數(shù)據(jù)向量；

18、基于自編碼器的隱藏模塊，對初步的直流系統(tǒng)支路電流輸出數(shù)據(jù)向量進(jìn)行編碼與解碼處理，得到直流系統(tǒng)支路電流輸出數(shù)據(jù)向量；

19、基于自編碼器的輸出模塊，對直流系統(tǒng)支路電流輸出數(shù)據(jù)向量進(jìn)行時間步上輸出重構(gòu)，得到直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本的深度特征。

20、進(jìn)一步，還包括通過梯度下降法對基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的自編碼器進(jìn)行訓(xùn)練，所述自編碼器的代價函數(shù)具體如下所示：

21、

22、上式中，l表示自編碼器的代價函數(shù)，n表示樣本數(shù)量，μ表示潛在空間變量的均值，σ表示潛在空間變量的標(biāo)準(zhǔn)差，i表示第i個數(shù)據(jù)樣本，xi表示自編碼器的輸入數(shù)據(jù)，yi表示自編碼器的輸出數(shù)據(jù)。

23、進(jìn)一步，所述改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型包括輸入層、前向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)層、后向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)層、全鏈接層與輸出層，所述輸入層、所述前向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)層、所述后向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)層、所述全鏈接層與所述輸出層依次連接，其中，所述前向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)層的基本單位與所述后向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)層的基本單位均為改進(jìn)的門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)單元，所述改進(jìn)的門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)單元包括重置門和更新門，所述改進(jìn)的門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)單元的內(nèi)部激活函數(shù)采用softsign函數(shù)，所述改進(jìn)的門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)單元的閾值函數(shù)采用sigmoid函數(shù)。

24、進(jìn)一步，所述改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型的表達(dá)式具體如下所示：

25、rt＝σ(wr[ht-1,xt]+br)

26、zt＝σ(wz[ht-1,xt]+bz)

27、

28、上式中，rt、zt、ht分別表示重置門、更新門、候選隱藏狀態(tài)和當(dāng)前隱藏狀態(tài)，wr、wz和wh分別表示重置門、更新門和當(dāng)前時刻候選隱藏層的權(quán)重，br、bz和bh分別表示重置門、更新門和當(dāng)前時刻候選隱藏層的偏置，σ(·)表示sigmoid函數(shù)。

29、進(jìn)一步，所述基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型對標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行絕緣缺陷檢測處理，得到直流系統(tǒng)支路絕緣缺陷檢測結(jié)果這一步驟，其具體包括：

30、將標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)輸入至改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型；

31、基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入層，對標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，得到獲取后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)；

32、基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型的前向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)層，對獲取后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行順序信息捕捉，得到直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)歷史信息；

33、基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型的后向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)層，對獲取后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行逆序信息捕捉，得到直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)未來信息；

34、整合直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)歷史信息與直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)未來信息，得到直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)的雙向信息；

35、基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型的全鏈接層，對直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)的雙向信息進(jìn)行映射處理，得到映射后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)的雙向信息；

36、基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出層，對映射后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)的雙向信息進(jìn)行輸出，得到直流系統(tǒng)支路絕緣缺陷檢測結(jié)果。

37、本發(fā)明所采用的第二技術(shù)方案是：基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的絕緣缺陷檢測系統(tǒng)，包括：

38、第一模塊，用于獲取直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本，所述直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本包括正常運(yùn)行的直流系統(tǒng)支路電流與具有絕緣缺陷的直流系統(tǒng)支路電流；

39、第二模塊，用于對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行多維數(shù)據(jù)特征提取與標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)；

40、第三模塊，用于引入改進(jìn)的門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)單元，構(gòu)建改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型；

41、第四模塊，用于基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型對標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行絕緣缺陷檢測處理，得到直流系統(tǒng)支路絕緣缺陷檢測結(jié)果。

42、本發(fā)明方法及系統(tǒng)的有益效果是：本發(fā)明通過獲取直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本，進(jìn)而對直流系統(tǒng)支路電流數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行多維數(shù)據(jù)特征提取與標(biāo)準(zhǔn)化處理，能夠準(zhǔn)確的獲取直流系統(tǒng)支路的缺陷特征信息，進(jìn)一步引入改進(jìn)的門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)單元，構(gòu)建改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型，并基于改進(jìn)的雙向門控循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型對標(biāo)準(zhǔn)化后的直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行絕緣缺陷檢測處理，能夠捕捉直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)從開始到當(dāng)前時間步的所有歷史信息以及直流系統(tǒng)支路電流特征參數(shù)數(shù)據(jù)從當(dāng)前時間步到序列末尾的所有未來信息，進(jìn)而提高直流系統(tǒng)支路絕緣缺陷檢測的速度與精度。