最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預(yù)測方法，它包括以下步驟：步驟一，首先設(shè)計(jì)絕緣子的泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，泄漏電流的在線監(jiān)測系統(tǒng)用于統(tǒng)計(jì)泄漏電流時域特征量的變化；步驟二，確定最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測模型的輸入和輸出相量并對樣本數(shù)據(jù)歸一化處理；步驟三，確定最小二乘支持向量機(jī)的徑向基核函數(shù)以及模型性能評價指標(biāo)；步驟四：采用遺傳算法對最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化。
【專利說明】最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預(yù)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預(yù)測 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高壓絕緣子在長期運(yùn)行中表面會沉積大量污穢，污層受潮后使絕緣子的性能大大 下降，嚴(yán)重時會引發(fā)污閃事故，導(dǎo)致供電中斷，威脅著電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。為了預(yù)防大面積 污閃事故，在輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的要求下，電力部口提出對絕緣子表面污穢狀況進(jìn)行在 線監(jiān)測。目前，絕大多數(shù)污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)是W泄漏電流數(shù)據(jù)為核也來推斷絕緣子污穢程 度。泄漏電流雖然是一個和污閃密切相關(guān)的動態(tài)特征量，但泄漏電流值的變化并不能準(zhǔn)確 反映絕緣子的劣化程度，即基于泄漏電流的污閃預(yù)警值、污閃判據(jù)只是定性的，當(dāng)前并沒有 針對泄漏電流與污穢等級之間的標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)驗(yàn)公式。
[0003] 等值附鹽密度巧SDD)定義為絕緣子表面每平方厘米面積上附著的污穢中導(dǎo)電物 質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)?shù)幕疌1 (mg/cm2)，它反映了絕緣子污穢物種類和密度，是確定污穢等級和 繪制電網(wǎng)污區(qū)分布圖的主要依據(jù)，國家和電力行業(yè)制定了相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。然而人 工測量ESDD數(shù)據(jù)易受用水量影響、操作麻煩，需要定期停電來獲取污穢絕緣子試品。
[0004] 實(shí)驗(yàn)研究表明，絕緣子泄漏電流的大小盡管受到環(huán)境溫濕度、雨量等因素的影響， 但是和表面污穢程度即ESDD值更為密切相關(guān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預(yù)測方 法，采用該方法建立的模型預(yù)測精度高，實(shí)現(xiàn)了絕緣子表面污穢程度在線評估。
[0006] 本發(fā)明采用了 W下技術(shù)方案：一種最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值 鹽密及灰度預(yù)測方法，它包括W下步驟：步驟一，首先設(shè)計(jì)絕緣子的泄漏電流在線監(jiān)測系 統(tǒng)，泄漏電流的在線監(jiān)測系統(tǒng)用于統(tǒng)計(jì)泄漏電流時域特征量的變化；步驟二，確定最小二乘 支持向量機(jī)預(yù)測模型的輸入和輸出相量并對樣本數(shù)據(jù)歸一化處理；步驟H，確定最小二乘 支持向量機(jī)的徑向基核函數(shù)W及模型性能評價指標(biāo)；步驟四：采用遺傳算法對最小二乘支 持向量機(jī)預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化。
[0007] 所述步驟一中的泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)包括系統(tǒng)電源、穿芯式小電流傳感器、溫 濕度傳感器、監(jiān)測主機(jī)、PC上位機(jī)和GPRS通信模塊，穿芯式小電流傳感器和溫濕度傳感器 都與絕緣子對應(yīng)，系統(tǒng)電源與監(jiān)測主機(jī)的電源端連接，穿芯式小電流傳感器和溫度傳感器 都與監(jiān)測主機(jī)的輸入端連接，監(jiān)測主機(jī)的輸出端通過GPRS通信模塊與PC上位機(jī)實(shí)時通信 連接，所述的系統(tǒng)電源為泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)的檢測主機(jī)提供電源，穿芯式小電流傳感 器采集絕緣子的泄漏電流的信號并將信號傳輸給監(jiān)測主機(jī)，溫濕度傳感器用于獲取絕緣子 當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度信號并將信號傳輸給監(jiān)測主機(jī)，監(jiān)測主機(jī)對泄露電流的信號W及溫 度和濕度的信號進(jìn)行處理并通過GPRS通信模塊輸入給PC上位機(jī)，PC上位機(jī)通過泄露電流 的信號W及溫度和濕度的信號對絕緣子鹽密和灰密進(jìn)行預(yù)測。所述的穿芯式小電流傳感 器與監(jiān)測主機(jī)之間采用RS232通信協(xié)議進(jìn)行信號傳輸，溫濕度傳感器與與監(jiān)測主機(jī)之間采 用RS232通信協(xié)議進(jìn)行信號傳輸。所述的穿芯式小電流傳感器的量程為0-2安培。所述的 GPRS通信模塊與PC上位機(jī)之間采用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳輸。
[000引所述的步驟二中的預(yù)測模型的輸入和輸出相量分別為：預(yù)測等 值鹽密和灰密度的最小二乘支持向量機(jī)模型的輸入量采用空氣相對濕度 巧、泄漏電流工頻量ijT W及泄漏電流有效值/,，輸出量采用絕緣子表面等值鹽密（ESDD) 和灰度（NSDD)，所述步驟2中的對樣本數(shù)據(jù)歸一化處理的公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度預(yù)測方法，它包括以 下步驟： 步驟一，首先設(shè)計(jì)絕緣子的泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，泄漏電流的在線監(jiān)測系統(tǒng)用于統(tǒng) 計(jì)泄漏電流時域特征量的變化； 步驟二，確定最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測模型的輸入和輸出相量并對樣本數(shù)據(jù)歸一化處 理； 步驟三，確定最小二乘支持向量機(jī)的徑向基核函數(shù)以及模型性能評價指標(biāo)； 步驟四：采用遺傳算法對最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預(yù)測方法，其特征在于：所述步驟一中的泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)包括系統(tǒng)電源、穿芯式小電 流傳感器、溫濕度傳感器、監(jiān)測主機(jī)、PC上位機(jī)和GPRS通信模塊，穿芯式小電流傳感器和溫 濕度傳感器都與絕緣子對應(yīng)，系統(tǒng)電源與監(jiān)測主機(jī)的電源端連接，穿芯式小電流傳感器和 溫度傳感器都與監(jiān)測主機(jī)的輸入端連接，監(jiān)測主機(jī)的輸出端通過GPRS通信模塊與PC上位 機(jī)實(shí)時通信連接，所述的系統(tǒng)電源為泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)的檢測主機(jī)提供電源，穿芯式 小電流傳感器采集絕緣子的泄漏電流的信號并將信號傳輸給監(jiān)測主機(jī)，溫濕度傳感器用于 獲取絕緣子當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度信號并將信號傳輸給監(jiān)測主機(jī)，監(jiān)測主機(jī)對泄露電流的 信號以及溫度和濕度的信號進(jìn)行處理并通過GPRS通信模塊輸入給PC上位機(jī)，PC上位機(jī)通 過泄露電流的信號以及溫度和濕度的信號對絕緣子鹽密和灰密進(jìn)行預(yù)測。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預(yù)測方法，其特征是所述的穿芯式小電流傳感器與監(jiān)測主機(jī)之間采用RS232通信協(xié)議進(jìn)行 信號傳輸，溫濕度傳感器與與監(jiān)測主機(jī)之間采用RS232通信協(xié)議進(jìn)行信號傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預(yù)測方法，其特征是所述的穿芯式小電流傳感器的量程為0-2安培。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預(yù)測方法，其特征是所述的GPRS通信模塊與PC上位機(jī)之間采用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳 輸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽 密及灰度預(yù)測方法，其特征是所述的步驟二中的預(yù)測模型的輸入和輸出相量分別 為：預(yù)測等值鹽密和灰密度的最小二乘支持向量機(jī)模型的輸入量采用空氣相對濕度 ff、泄漏電流工頻量^以及泄漏電流有效值輸出量采用絕緣子表面等值鹽密（ESDD) 和灰度（NSDD)，所述步驟2中的對樣本數(shù)據(jù)歸一化處理的公式為：
式中：AUU分別表示空氣相對濕度好、泄漏電流工頻量、泄漏電流有效 值4、絕緣子表面等值鹽密（ESDD)和灰度（NSDD)中的任意一個量、任意一個量歸一化處理 后的值、以及任意一個量的最小值和最大值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預(yù)測方法，其特征是所述的步驟三中的最小二乘支持向量機(jī)的徑向基核函數(shù)以及模型性能 評價指標(biāo)分別為： 一、最小二乘支持向量機(jī)的徑向基核函數(shù)為
式中：；exp為以自然對數(shù)e為底的指數(shù)函數(shù)；為徑向基核函數(shù)的核寬度；
其中，I?、jv?分別為鹽密和灰密的預(yù)測值；石?、r2?分別為鹽密和灰密的實(shí)際 值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的最小二乘支持向量機(jī)與遺傳算法的絕緣子等值鹽密及灰度 預(yù)測方法，其特征是所述步驟四中的采用遺傳算法對最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu) 化。
【文檔編號】G01N27/00GK104502410SQ201310305250
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月21日
【發(fā)明者】戴亮, 張少成, 李勝華, 李祥明, 何菲, 葛樂 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司泰州供電公司, 南京工程學(xué)院