供电的连续性是至关重要的消费者和只可能通过协调和电力系统组件的可靠运行。电力变压器是输配电系统的主要设备,需要不断监测其幸福。自比方法不能提供正确的诊断由于边界问题和存在的多个故障的概率,人工智能可能是最好的方法。溶解气体分析(DGA)的解释可能提供一个洞察发展初期的缺点,采用的初步诊断工具。拟议的工作,比较诊断能力的反向传播(BP)、径向基函数(RBF)神经网络和自适应neurofuzzy推理系统(简称ANFIS)调查和诊断结果的误差测量,精度,网络训练时间和迭代次数。gydF4y2Ba
电力变压器是电力系统最重要和昂贵的元素的和系统的可靠性取决于它的幸福。关闭和持续的监控和维护它恢复服务条件。热、电应力可能会导致故障的初期这进一步导致失败的设备。故障检测在早期阶段可以节省设备。DGA诊断过失的重要工具。罗杰斯比值,Doernenburg比率、IEC比率和所得钱款三角形的一些标准建立了诊断。方法比基于单一故障预测但有多个故障和诊断的情况下变成错误。在现有的识别方法的缺点,DGA是最受欢迎和成功的方法gydF4y2Ba
本文调查在变压器故障诊断使用监督神经网络和简称ANFIS。在最初诊断工作是使用反向传播(BP)和径向基函数(RBF)神经网络,属于监督网络的分类和提出了部分gydF4y2Ba
神经网络的反向传播或前馈和径向基函数(RBF),培训使用监督执行的方法,期望的结果而闻名的样本训练数据。反向传播算法包括批量训练的样本被摆放在一个批处理和重量更新完成。提出了增量训练样本在每个迭代更新。许多算法,即梯度下降,与动量梯度下降法,共轭梯度,拟牛顿,减少了内存Levenburg-Marquardt算法在神经网络工具箱中可用。本文在线或自适应Levenburg-Marquardt算法快,消耗更少的内存用于前馈神经网络学习。gydF4y2Ba
网络设计包括选择的输入、输出和隐藏层网络拓扑和加权连接节点。相应的连接权重也决定在这个过程。gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
FF神经网络的结构。gydF4y2Ba
然后提出的网络训练和测试使用Levenburg-Marquardt算法。该算法需要更少的内存空间,并迅速在操作比梯度下降法和其他算法。学习中使用该算法步骤如下所示。每个学习迭代(时代)将包括以下基本步骤:gydF4y2Ba
计算雅可比矩阵,gydF4y2Ba
计算误差梯度gydF4y2Ba
近似的黑森gydF4y2Ba
利用雅可比矩阵外积gydF4y2Ba
解决gydF4y2Ba
更新网络权重gydF4y2Ba
重新计算使用更新后的重量的平方误差的总和;gydF4y2Ba
如果误差的平方和没有减少,抛弃新的权重,增加gydF4y2Ba
别的,减少gydF4y2Ba
如图gydF4y2Ba
RBF网络的结构。gydF4y2Ba
集群在自组织学习也可以执行。监督执行的RBF网络学习使用最小均方(LMS)算法。RBF培训与监督中心的选择和传播是通过使用以下方程。gydF4y2Ba
输出层权值(线性权重):gydF4y2Ba
中心是由的位置gydF4y2Ba
传播的中心(隐层):gydF4y2Ba
对函数的线性组合,gydF4y2Ba
之间最小平方误差和实际的输入和目标是由以下方程:gydF4y2Ba
在[gydF4y2Ba
通常很难确定隐藏的气体浓度和故障类型之间的关系。模糊集理论可以用来处理这种类型的不确定性。在拟议的方法,基于选择范围的气体浓度低(L),中(M)和高(H)。钟形隶属函数用于所有输入气体和模糊推理规则是那么发达。FIS由先行词(如果)和顺向()部分和规则的形式。gydF4y2Ba
如果MH = M和AE = M和EE = L和EM = H,然后条件gydF4y2Ba
同样使用相同的气体比例不同的语言变量除了1中定义的规则,这些规则可以根据研究者的经验制定。然而使用5突出气体的浓度和指定语言变量和成员函数,可以生成不同的规则。gydF4y2Ba
使用最大/最小组成、模糊推理,即前期,由规则如下所示。gydF4y2Ba
条件gydF4y2Ba
条件gydF4y2Ba
简称ANFIS结合了模糊系统和神经网络的最佳特性的先验知识的表示为一组约束,也就是说,网络拓扑结构来减少优化搜索空间,是由模糊系统和适应的反向传播结构化网络自动化模糊控制器参数优化是通过神经网络。模糊推理是实际的过程,从一个给定的输入映射到一个使用模糊逻辑输出。这个过程包括输入和输出的隶属度函数,模糊逻辑操作符和if - then规则。模糊推理系统的体系结构如图gydF4y2Ba
模糊推理系统。gydF4y2Ba
这个过程包括模糊化,推理引擎或规则,和去模糊化。脆的输入是fuzzified范围从0到1,使用不同的隶属度函数每个语言标签的值(gydF4y2Ba
输入特征选择是基于竞争学习和神经模糊模型的模糊规则库的识别故障是由应用减法聚类方法设计非常擅长处理的输入数据(gydF4y2Ba
最重要的方法在FIS Mamdani和Takagi-Sugeno-Kang(啧啧)方法。的主要区别在于模糊规则的结果。在拟议的工作中,啧啧FIS的方法被用于matlab模糊工具箱,模糊规则的输入输出数据集的生成563电力变压器油样品。gydF4y2Ba
啧啧模型结合模糊集与脆祖先函数输出:gydF4y2Ba
如果gydF4y2Ba
如果gydF4y2Ba
如果gydF4y2Ba
如果gydF4y2Ba
在这里gydF4y2Ba
在啧啧简称ANFIS模型的体系结构,五节点可用,可以执行不同的功能。在图层1和4,节点自适应和节点所代表的功能。层2、3和5节点是固定的。整体输出计算的总和所有传入信号在节点5是给定的gydF4y2Ba
网络结构中使用的细节提出如下工作。gydF4y2Ba
它使用7输入气体浓度gydF4y2Ba
fisNet =;gydF4y2Ba
名称:简称ANFIS的;gydF4y2Ba
类型:“Sugeno”;gydF4y2Ba
和方法:“刺激”;gydF4y2Ba
或方法:“max”;gydF4y2Ba
defuzz。方法:“wtaver”;gydF4y2Ba
imp.方法:“戳”。;gydF4y2Ba
gg。方法:“max”。;gydF4y2Ba
输入:[1×7 struct。];gydF4y2Ba
输出:[1×1 struct。];gydF4y2Ba
规则:[1×2187 struct。]。gydF4y2Ba
节gydF4y2Ba
在这个诊断,八个错误的条件,即灭弧,电晕,低能量放电(D1),高能量放电(D2),热故障150 - 300摄氏度的温度,热断层之间的温度300 - 700摄氏度,温度热故障> 700摄氏度,与固体绝缘退化和电晕,正常或健康状况。潜在故障条件是基于能量和温度的七个知名气体如HgydF4y2Ba2gydF4y2Ba,CHgydF4y2Ba4gydF4y2BaCgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba6gydF4y2BaCgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba4gydF4y2BaCgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba有限公司和有限公司gydF4y2Ba2gydF4y2Ba进化而来的。有限公司和有限公司gydF4y2Ba2gydF4y2Ba负责固体绝缘退化。设备故障的可能性由于固体绝缘退化较低;因此五气体足以做出最后的诊断。但所有的气体浓度被认为是和额外的组合的错,也就是说,电晕和固体绝缘退化是考虑。gydF4y2Ba
DGA解释主要是用作基础在处理所有的错误条件。总计563的电力变压器DGA样本被ISO认证测试单元中使用了数据基础。563个样本,40岁,30岁,30%是用于培训,测试,和模型验证。网络结构和诊断结果的误差作为衡量工作表现的诊断被仔细研究,比较网络的性能。gydF4y2Ba
数据gydF4y2Ba
网络性能、培训模块,和实际网络使用。gydF4y2Ba
回归分析在训练、测试和验证。gydF4y2Ba
网络结构和算法用于训练的细节将在前一节中讨论。最优性能的观察网络时代数字135,在平方误差之和(SSE)终于降至0.015,如图gydF4y2Ba
网络训练显示上交所和时代。gydF4y2Ba
实际网络输出之间的误差和目标。gydF4y2Ba
网络性能。gydF4y2Ba
精心设计的简称ANFIS训练的数量的时代设定在3000年,目标是设置为0。简称ANFIS训练563变压器油样品进行使用3 g贝尔隶属度函数对输入和输出的线性函数。和方法用于输入和重量平均输出。去模糊化,体重平均使用。啧啧模型的40%样本进行检测,测试和验证进行剩下的30%样本。简称ANFIS训练提供了诊断的根均方误差(RMSE)为0.28,表明93.83%的准确性,和最好的验证性能获得了92.33%的准确率。gydF4y2Ba
输入隶属函数如图gydF4y2Ba
输入隶属函数。gydF4y2Ba
简称ANFIS模块与7输入1输出和2187条规则。gydF4y2Ba
简称ANFIS规则查看器(2187)的规则。gydF4y2Ba
性能曲线显示RMSE和时代的数量。gydF4y2Ba
比较诊断方法的性能如表所示gydF4y2Ba
它使用4气体比例如CHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba/小时gydF4y2Ba2gydF4y2BaCgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba6gydF4y2Ba/ CHgydF4y2Ba4gydF4y2BaCgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba/ CgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba6gydF4y2BaCgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba和被编码为gydF4y2Ba
罗杰斯比值编码。gydF4y2Ba
| 比代码gydF4y2Ba | 范围gydF4y2Ba | 代码gydF4y2Ba |
|---|---|---|
| 我gydF4y2Ba | ≤0.1gydF4y2Ba | 5gydF4y2Ba |
| 0.1 >,< 1.0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | |
| ≥1.0 < 3.0gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | |
| ≥3.0gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | |
|
|
||
| jgydF4y2Ba | < 1.0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| ≥1.0gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | |
|
|
||
| kgydF4y2Ba | < 1.0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| ≥1.0 < 3.0gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | |
| ≥3.0gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | |
|
|
||
| lgydF4y2Ba | < 0.5gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| ≥0.5 < 3.0gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | |
| ≥3.0gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | |
故障诊断提出基于气体比例如表所示gydF4y2Ba
故障诊断基于罗杰斯比值编码。gydF4y2Ba
| 我gydF4y2Ba | jgydF4y2Ba | kgydF4y2Ba | lgydF4y2Ba | 诊断gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|
| 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 正常的恶化gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 局部放电gydF4y2Ba |
| 1 - 2gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 轻微过热< 150°CgydF4y2Ba |
| 1 - 2gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 过热150°-200°CgydF4y2Ba |
| 0gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 过热200°-300°CgydF4y2Ba |
| 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 一般导线过热gydF4y2Ba |
| 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 绕组循环电流gydF4y2Ba |
| 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 核心和水箱循环水流,开销关节gydF4y2Ba |
| 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 闪络后断电gydF4y2Ba |
| 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 1 - 2gydF4y2Ba | 1 - 2gydF4y2Ba | 通过后弧与权力gydF4y2Ba |
| 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 连续引发浮动的潜力gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 1 - 2gydF4y2Ba | 局部放电与跟踪gydF4y2Ba |
结果诊断变压器油样品。DGA总数= 563样本数据库。gydF4y2Ba
| 网络gydF4y2Ba | 网络拓扑结构和数量的神经元/规则gydF4y2Ba | 样本在训练gydF4y2Ba | %的训练精度gydF4y2Ba | 样品在测试中gydF4y2Ba | %的测试精度gydF4y2Ba | %验证准确性gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|---|---|
| RBFNNgydF4y2Ba | 275年gydF4y2Ba | 225年gydF4y2Ba | 98.78gydF4y2Ba | 169年gydF4y2Ba | 98.81gydF4y2Ba | 98.85gydF4y2Ba |
| 摘要利用gydF4y2Ba | 7×7×1gydF4y2Ba | 225年gydF4y2Ba | 99.55gydF4y2Ba | 169年gydF4y2Ba | 99.11gydF4y2Ba | 94.40gydF4y2Ba |
| 简称ANFISgydF4y2Ba | 1×7,1×2187规则gydF4y2Ba | 225年gydF4y2Ba | 93.83gydF4y2Ba | 169年gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 92.33gydF4y2Ba |
Matlab代码被用来匹配比代码和相关的错。55 DGA样品已使用可用的563个样本,只有29已正确分类样本显示52.73%的准确性。这个方法是不太准确的,有时往往没有诊断在许多情况下。不能够覆盖整个范围的输入空间。gydF4y2Ba
迈克尔·杜瓦发达成千上万的Duval三角形利用数据库启动的变压器诊断。所得钱款三角图所示gydF4y2Ba
所得钱款三角形。gydF4y2Ba
当使用Duval三角形诊断CgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2BaCgydF4y2Ba2gydF4y2BaHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba,CHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba值测试实验室绘制一个点,是在一个三角形的断层带或很少可能落在两个断层之间的界线将决定这个特别的毛病。gydF4y2Ba
著名的气体可以确定的百分比如下:gydF4y2Ba
%gydF4y2Ba
%gydF4y2Ba
%gydF4y2Ba
指定的缺点如下:gydF4y2Ba
帕金森病:局部放电;gydF4y2Ba
T1:热故障小于300°C;gydF4y2Ba
T2: 300°和700°C之间的热故障;gydF4y2Ba
T3:热断层大于700°C;gydF4y2Ba
D1:低能量放电(引发);gydF4y2Ba
D2:高能量放电(电弧);gydF4y2Ba
DT:热和电气故障。gydF4y2Ba
利用可用的55 DGA样本563样品,所得钱款三角形为40样本显示72.66%提供正确的诊断准确性和更好的诊断与罗杰斯比值法。gydF4y2Ba
比较诊断能力的反向传播(BP),径向基函数(RBF)神经网络和自适应neurofuzzy推理系统(简称ANFIS)调查和诊断结果的误差测量,精度,网络训练时间和迭代次数。已经研究了BP网络训练中的表现更好,但未能验证的性能。RBF网络在它的性能是一致的培训和测试和验证精度优于BP网络。在目前的工作,简称ANFIS提供至少精度比BP和RBF网络。它是缓慢的收敛比RBF和需要更多的迭代和占用更多的内存空间,提供了相当好的诊断结果和精度也在对未知样本训练和测试。它优越的诊断,因为它使用反向传播或结合隶属函数参数估计的最小二乘估计和反向传播。它克服了BP网络的缺点在局部最小值。它会自动从输入输出数据。简称ANFIS的性能可以通过使用不同的隶属度函数和参数进一步好转。gydF4y2Ba
提供更好的人工智能方法在故障诊断精度比罗杰斯比值法和所得钱款三角形和诊断结果表中列出的所有方法gydF4y2Ba
罗杰斯Duval三角比率和方法的诊断结果。gydF4y2Ba
| 方法gydF4y2Ba | 使用的DGA样本数量gydF4y2Ba | DGA样本正确分类gydF4y2Ba | %的诊断准确性gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|
| 罗杰斯比值gydF4y2Ba | 55gydF4y2Ba | 29日gydF4y2Ba | 52.73gydF4y2Ba |
| 所得钱款三角形gydF4y2Ba | 55gydF4y2Ba | 40gydF4y2Ba | 72.66gydF4y2Ba |
作者宣称没有利益冲突有关的出版。gydF4y2Ba
作者感谢M / S.B.R.工业服务提供足够的电力变压器DGA数据MSETCL。没有油样品的工作已经完成。我们应感谢那些评论家的建设性的批评,使人们有可能将改变为更好的制定真正意义上的纸。gydF4y2Ba