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在電力系統(tǒng)中電力變壓器是所有電力設(shè)備中最昂貴也是最重要的電力設(shè)備，它安全運(yùn)作與否直接決定整個(gè)電網(wǎng)能否穩(wěn)定運(yùn)行。因此變壓器的故障診斷具有十分重要的意義。早期都是靠定期巡檢和做預(yù)防性試驗(yàn)來對變壓器進(jìn)行維護(hù)，由于這些工作缺乏連續(xù)性就使得一些突發(fā)性故障和隱藏故障不能及時(shí)得到處理，日積月累最終使變壓器壽命以及運(yùn)行效率大大的降低，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。DGA技術(shù)是目前比較受歡迎的和認(rèn)知度比較高的變壓器故障診斷技術(shù)。它包括:改良三比值法、羅杰斯法、四比值法等［1］。但變壓器油中溶解氣體和故障原因并不是一一對應(yīng)的，一組故障特征氣體可能由多種故障引起，同樣的一種故障也可能產(chǎn)生多種故障特征氣體，他們是一種復(fù)雜的非線性映射關(guān)系。而這種非線性的映射關(guān)系同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)十分相似，所以本文引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論將之與DGA技術(shù)融合對變壓器進(jìn)行診斷。

1DGA技術(shù)

DGA技術(shù)［2］就是根據(jù)油中溶解氣體:H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2的含量通過查表來判斷其故障。其中最典型的就是三比值法［9］，它是根據(jù)C2H4/CH4、CH4/H2、C2H4/C2H6三組比值來確定變壓器故障原因。但由于故障與編碼不可能總是一一對應(yīng)的，所以其全面性和準(zhǔn)確度不能保證。

2bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

2.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模框圖

2.2輸入層與輸出層神經(jīng)元數(shù)輸入層選用H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2五種氣體作為輸入，而CO、CO2并沒有選用因?yàn)樗鼈兊暮孔兓源螅尤霑?huì)導(dǎo)致訓(xùn)練次數(shù)增加，還會(huì)增大誤差。輸出層為中低溫過熱、高溫過熱、局部放電、高能放電、低能放電和正常。

2.3樣本數(shù)據(jù)獲取及預(yù)處理樣本由變壓器實(shí)測數(shù)據(jù)得到，但由于每組實(shí)測數(shù)據(jù)相互之間的差值可能相差很大，數(shù)據(jù)大的誤差可能相對大一些，那么網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法為了減小誤差就會(huì)偏向樣本中大的數(shù)據(jù)從而導(dǎo)致小數(shù)據(jù)的相對誤差變大，所以對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理是很有必要的。本文將樣本數(shù)據(jù)以其所占百分比作為輸入。

2.4激活函數(shù)和訓(xùn)練方法輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理后都介于0～1之間，因此可以選擇一個(gè)函數(shù)使其輸出也在0～1之間，結(jié)果越接近1則故障判斷結(jié)果越準(zhǔn)確。

2.5隱含層層數(shù)與其神經(jīng)元數(shù)隱含層層數(shù)與其神經(jīng)元數(shù)的確定直接關(guān)系到整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性程度，隱含層數(shù)多其處理數(shù)據(jù)的能力強(qiáng)但工作量大、工作時(shí)間長而且需要大量的樣本，網(wǎng)絡(luò)也變得十分復(fù)雜。所以我們可以先選擇一層隱含層然后增加神經(jīng)元數(shù)量，如果一層不行再加一層直到滿意為止。神經(jīng)元數(shù)到底加到多少并沒有一個(gè)定性的說法，到目前為止有如下經(jīng)驗(yàn)公式。由表2可知，彈性梯度下降法訓(xùn)練58步收斂，自適應(yīng)Ir梯度下降法要2972步才收斂，自適應(yīng)Ir動(dòng)量梯度下降法1051步收斂，而動(dòng)量梯度下降法20000步仍沒有收斂。雖然彈性梯度下降法誤差比適應(yīng)Ir動(dòng)量梯度下降法大一點(diǎn)但收斂步數(shù)少很多。所以綜合考慮選擇彈性梯度下降法作為訓(xùn)練函數(shù)。

3網(wǎng)絡(luò)檢測

測試樣本數(shù)據(jù)預(yù)處理后導(dǎo)入到訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)果如表3所示。

4結(jié)束語

由表3中的結(jié)果可以看出DGA技術(shù)測得的數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)無編碼和無法判斷，而以油中氣體為依據(jù)訓(xùn)練的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對變壓器的故障有比較準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。更動(dòng)計(jì)量TV、TA，很少更動(dòng)保護(hù)TV、TA，所以即使用戶竊電，通過交流采樣裝置采保護(hù)TV、TA的電壓電流計(jì)算的電量，仍能反映出用戶的實(shí)際用電量;而終端采集電能計(jì)量表脈沖計(jì)算的電量則會(huì)突然減少。兩組電量數(shù)據(jù)相比較，就能估計(jì)出用戶的竊電量及竊電方法。

作者：張艷華 席先鵬 劉林 王興成 單位：三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院