基于支持向量分類機(jī)的勵(lì)磁涌流識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種勵(lì)磁涌流識(shí)別方法，具體地說是一種基于支持向量分類機(jī)的勵(lì)磁 涌流識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著超高壓、大電網(wǎng)的建設(shè)，越來越多的大容量變壓器投入使用，這也使 得變壓器在電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行中起到的作用越發(fā)的重要，使得變壓器保護(hù)承受著越來越大的考 驗(yàn)。然而，研宄表明，220kv及以上電力變壓器保護(hù)的正確動(dòng)作率一直徘徊在70 %~80 %， 遠(yuǎn)低于發(fā)電機(jī)及220kV及以上線路保護(hù)的正確動(dòng)作率。宄其原因是，變壓器保護(hù)不能十分 準(zhǔn)確的區(qū)分勵(lì)磁涌流和故障電流，這成為擋在提高變壓器保護(hù)動(dòng)作率的一座大山。
[0003] 國(guó)內(nèi)外的眾多學(xué)者多年來一直致力于區(qū)分勵(lì)磁涌流和故障電流的研宄，成績(jī)斐 然。每一種方法都有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在一定的局限性。如：
[0004] 二次諧波制動(dòng)實(shí)現(xiàn)方便簡(jiǎn)單，在變壓器保護(hù)中應(yīng)用最廣，但無功補(bǔ)償用的并聯(lián)電 容和高壓輸電線路分布電容的影響使得變壓器故障時(shí)也存在較高的二次諧波；大型變壓器 飽和磁通的降低使得勵(lì)磁涌流時(shí)二次諧波含量有時(shí)降低到10%以下。
[0005] 間斷角識(shí)別原理也是常用的勵(lì)磁涌流識(shí)別方法，但受CT飽和，非周期分量，采樣 頻率等影響較大，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法受到局部極小值點(diǎn)影響并對(duì)訓(xùn)練的樣本依存度較高，模 糊多判據(jù)原理對(duì)各判據(jù)所取的權(quán)重難以確定。
[0006] 等值電路方法避免了差動(dòng)電流帶來的影響，但受到變壓器暫態(tài)模型，變壓器漏感 等參數(shù)的制約。
[0007] 所以，尋找一種既能繼承吸收前人成果，又能克服其伴隨缺點(diǎn)的方法很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述方法在識(shí)別勵(lì)磁涌流時(shí)的局限性，本發(fā)明的目的在于提供一種既能 夠利用單獨(dú)特征量判據(jù)的優(yōu)勢(shì)，又能避免單一判據(jù)的局限，判據(jù)準(zhǔn)確的基于支持向量分類 機(jī)的勵(lì)磁涌流識(shí)別方法。
[0009] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于支持向量分類機(jī)的勵(lì)磁 涌流識(shí)別方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0010] a、選擇支持向量機(jī)的輸入特征量，
第二個(gè)特征量輸入；其中，I2nd為每相差動(dòng)電流中的二次諧波；IM為每相差動(dòng)電流中的三 次諧波；Ilst為對(duì)應(yīng)相的差流基波，k2xb為二次諧波制動(dòng)系數(shù)整定值；k3xb為三次諧波制動(dòng)系 數(shù)整定值；
[0012] a2、采集變壓器內(nèi)部故障時(shí)流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流，經(jīng)微分之后再取絕對(duì)值， 得|i' 2|，以|i' 2| <KI'm2的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)的角度0作為支持向量機(jī)的第三個(gè)特征量 輸入，其中I'尬為Ii，2|的幅值，K= 0.25;
[0013]a3、采集勵(lì)磁涌流的波寬Width= (t/T)*360作為支持向量機(jī)的第四個(gè)特征量輸 入；
[0014]a4、采集差動(dòng)電流的積分值S作為支持向量機(jī)的第五個(gè)特征量輸入，其中
Ts表示相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間差；
[0015]a5、將差動(dòng)電流前半周波設(shè)為x(t)，后半周波取反并設(shè)為y(t)，二者 做相關(guān)分析，采用波形相關(guān)系數(shù)J作為支持向量機(jī)的第六個(gè)特征輸入量，其中
點(diǎn)的總數(shù)，Ts表不相鄰兩個(gè)米樣點(diǎn)的時(shí)間差，T表不一個(gè)周波的周期；
[0017]b、對(duì)變壓器的各種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行訓(xùn)練，構(gòu)造識(shí)別勵(lì)磁涌流和故障電流的決策函 數(shù)，所述訓(xùn)練步驟為：
[0018]bl、通過動(dòng)模試驗(yàn)獲得變壓器各種運(yùn)行狀態(tài)下的真實(shí)動(dòng)模數(shù)據(jù)，并據(jù)此得出步驟 a中的七個(gè)輸入特征量值，
[0019] 設(shè)XiG X=R7,Xi=(K2i，K3i,0i，Wi,Si,Ji, 〇Zi)'y#y= {1，-1}，
[0020] 勵(lì)磁涌流時(shí)Yi= 1 ;故障時(shí)yi= -1 ;
[0021] 則負(fù)類樣本表示為：
[0022]T1 = {((K2, "K3,i，0 "W1,S1,J1, 〇Z1)T，-1)，…
[0023] (xa,-1)}G(xXy)a
[0024] 其中，a為負(fù)類樣本數(shù)；
[0025] 正類樣本表示為：
[0026]T2 -{((K2，a+1,K3，a+1,9a+1，Wa+1，Sa+1，Ja+1, 〇Za+1)，+1)，
[0027] ... (xa+b，+l)}G(xXy)b
[0028] 其中，a為負(fù)類樣本數(shù)，b為正類樣本數(shù)；

[0036] c、當(dāng)變壓器發(fā)生事故后，將保護(hù)裝置采集系統(tǒng)采集來的數(shù)據(jù)經(jīng)過步驟a計(jì)算出七
[0037] 進(jìn)一步的，在步驟bl中，如果有新增訓(xùn)練樣本，將新增樣本代人影響因子（ES)估 計(jì)公式：
[0039] 對(duì)ES值位于0. 8-1. 0之間的樣本予以保留。
[0040] 本發(fā)明的有益效果是：
[0041] 1、本發(fā)明將二次諧波、三次諧波、電流間斷角、波寬、波形畸變量、波形相關(guān)系數(shù)和 勵(lì)磁側(cè)測(cè)量阻抗這七個(gè)特征量作為識(shí)別勵(lì)磁涌流的判據(jù)，引入核函數(shù)，將七個(gè)特征量同時(shí) 映射到七維空間，在七維空間中尋找勵(lì)磁涌流和故障電流的區(qū)別，這樣既綜合諧波制動(dòng)，間 斷角，波形相似度等原理的優(yōu)勢(shì)，又避免其各自原理的局限，增加了勵(lì)磁涌流識(shí)別的可信 度。
[0042] 2、通過采集變壓器各種運(yùn)行狀態(tài)樣本，對(duì)樣本進(jìn)行訓(xùn)練得到適應(yīng)性強(qiáng)，泛化能力 好的勵(lì)磁涌流識(shí)別可靠判據(jù)。
[0043] 3、該方法不受變壓器接線方式的影響，不受模型參數(shù)制約，適用性強(qiáng)，靈活性好。
[0044] 4、采用最佳樣本標(biāo)記法不斷修正新增樣本，使該勵(lì)磁涌流識(shí)別判據(jù)將更為準(zhǔn)確。
[0045] 5、對(duì)本方法進(jìn)行正確率的測(cè)試，選取各種變壓器運(yùn)行狀態(tài)的樣本，測(cè)試結(jié)果如下 表所示：
[0046]
[0047] 經(jīng)測(cè)試可得，該方法能很好的識(shí)別空載合閘涌流、一般性內(nèi)部故障和空投于相間 和接地故障，對(duì)于空投于10%以上的匝間短路也能很好的識(shí)別，正確識(shí)別率達(dá)到96. 2%。
【附圖說明】
[0048] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0049] 圖2為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)變壓器系統(tǒng)模型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)描述：
[0051] 如圖1所示，a、首先選擇支持向量機(jī)輸入特征量
[0052] 當(dāng)前識(shí)別勵(lì)磁涌流的方法大致分為三類：基于波形（諧波制動(dòng)原理，波形相關(guān)度 原理，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理，幅值變化原理，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)，改進(jìn)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)等），基于模型（等值 電路方程原理，功率差動(dòng)原理等），以及基于人工智能（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基于模糊貼近度原 理等）。本著實(shí)現(xiàn)方便、快捷的原則對(duì)現(xiàn)有勵(lì)磁涌流識(shí)別方法進(jìn)行選擇，將波形作為支持向 量機(jī)特征量輸入。
[0053]al、諧波含量識(shí)別勵(lì)磁涌流
[0054] 采用三相差動(dòng)電流中二次諧波、三次諧波的含量來識(shí)別勵(lì)磁涌流，判別方程如 下：
[0056]其中I2nd、Im分別為每相差動(dòng)電流中的二次諧波和三次諧波，Ilst為對(duì)應(yīng)相的差流 基波，k2xb、k3xb分別為二次諧波和三次諧波制動(dòng)系數(shù)整定值。令
[0058] 將K2,K3分別作為支持向量機(jī)的第一個(gè)輸入特征量和第二個(gè)輸入特征量。
[0059]a2、間斷角和波寬識(shí)別勵(lì)磁涌流
[0060] 勵(lì)磁涌流的波形中會(huì)出現(xiàn)間斷角，而變壓器內(nèi)部故障時(shí)流入差動(dòng)繼電器的穩(wěn)態(tài)差 動(dòng)電流是正弦波，不會(huì)出現(xiàn)間斷角。將差動(dòng)電流經(jīng)微分之后，再取絕對(duì)值，得Ii' 2|，I' m2 為|1'2|的幅值；1( = 〇.25。以|1'2|<1(1/"12的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)的角度0作為支持向 量機(jī)的第三個(gè)特征量輸入。
[0061] 增加一個(gè)反映波寬的輔助判據(jù)，將提高識(shí)別的正確性。波寬Width= (t/T)*360， 可作為支持向量機(jī)的第四個(gè)特征量輸入。
[0062]a3、波形畸變識(shí)別勵(lì)磁涌流
[0063] 故障時(shí)，差流基本上是工頻正弦波。而勵(lì)磁涌流時(shí)，有大量的諧波分量存在，波形 發(fā)生畸變，間斷，不對(duì)稱。利用算法識(shí)別出這種畸變，即可識(shí)別出勵(lì)磁涌流。
[0064] 根據(jù)此判據(jù)，將差動(dòng)電流的積分值S作為支持向量機(jī)的第五個(gè)輸入。算法如下：
[0066] a4、波形相關(guān)系數(shù)
[0067] 將差動(dòng)電流前半周波設(shè)為X(t)，后半周波取反并設(shè)為y(t)，二者做相關(guān)分析。此
[0068]其中：P(X，Y)為x(t)與y(t)之間的協(xié)方差系數(shù)，〇 2(x)為x(t)的方差，故障電 流的相關(guān)系數(shù)J接近1，而勵(lì)磁涌流的相關(guān)系數(shù)