基于主成分分析与支持向量回归的MOV劣化状态诊断研究_贺敬安.pdf
《基于主成分分析与支持向量回归的MOV劣化状态诊断研究_贺敬安.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于主成分分析与支持向量回归的MOV劣化状态诊断研究_贺敬安.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 年第 期(总第 期)年 月电瓷避雷器 ()收稿日期:基金项目:青海省气象局科研项目(编号:,)。(,)。:基于主成分分析与支持向量回归的 劣化状态诊断研究贺敬安,陶世银,罗少辉,金 欣(青海省气象灾害防御技术中心,西宁)摘 要:基于主成分分析()和支持向量回归()构建诊断模型,探索性的预测 器件在遭受浪涌后的劣化状态。研究过程:前期分别对数个 进行多脉冲冲击实验,记录器件在每次冲击前后的各项电参数,随后通过主成分分析得到每个 的劣化数值变化曲线,并结合对实际器件损伤情况的判断来确定完全损坏阈值点,最后基于支持向量回归算法在实验训练集上构建关于 劣化状态的诊断模型并使用测试数据进行检验。检验结
2、果表明,构建的模型在接收一组遭受冲击后的 电参数数据作为输入后,可以较为精准的输出表征其劣化状态的数值量(范围内),与实际劣化值相比,计算得到均方根误差为 。为在实际电气系统中对 器件的劣化监测预警提供了一种新的方法思路。关键词:;劣化监测;多脉冲;主成分分析;支持向量回归 ,(,):()():,(),:;年第 期电 瓷 避 雷 器(总第 期)引言金属氧化物压敏电阻(,)是一种被广泛应用于电力电气系统的雷电防护器件,具有自身阻值随电压敏感变化的特性,可以在极短的时间内响应泄放浪涌电流并阻断续流。但该器件也普遍存在易遭受老化或劣化的问题,每次在抵御雷电过电压威胁后,其本身的电气性能都会逐渐发生不
3、可逆转的衰减,直到完全失效。因此在实际生产中,为了能够实时的掌握系统内各 器件的性能状态,找出劣化程度较高的器件,降低因保护器件损坏导致系统关键位置遭受浪涌入侵的运维风险,各界人员为此开展了许多研究工作。传统上,研究人员通过探析 这类器件在遭受冲击时的微观物理及采样参数变化,来评估器件的劣化程度。在文献中,研究者开展了 压敏电阻的多脉冲冲击实验,总结了其电参数的变化规律,发现器件的耐受特性在达到阈值后将出现大幅度的下滑跃变。在文献中,研究者对压敏电阻的双肖特基势垒电衰减现象进行了补充,阐述了器件因制作工艺导致的缺陷结构对劣化机制的影响。在文献中,研究者基于压敏电阻在小电流区的导电机制,提出利用
4、非线性系数 的变化来表征器件劣化程度。在文献中,研究者对压敏电阻在劣化过程中漏电流的谐波特性进行了分析,提出一种在快速傅里叶变换基础上优化的泄漏电流分量提取算法,并通过仿真检验比较。实现了对谐波阻性分量的进行精准检测,从而诊断器件的劣化程度。近年来,也有许多研究者选择基于数据驱动的算法,结合 的采样数据进行统计建模,从而对器件的劣化程度进行探究。如在文献中,研究者通过分析在实验中获取的表征 劣化的参数数据,并使用神经网络算法对数据统一建模,实现了对器件某个指标进行数值预测的能力。在文献中,研究者提出了基于遗传算法的 监测模型,通过最优化的求解等效模型中反映器件劣化的参数,来监测器件的劣化程度。
5、在文献 中,研究者在多脉冲 实验数据的基础上,进一步尝试应用了多种运筹学算法,来 等效模型中的老化参数进行最优化迭代,并讨论比较了不同方法之间的优劣,对于器件劣化监测的实际部署提供了有效的参考。为将 的劣化监测技术更好的应用于实际的电气系统中,笔者基于数据驱动的统计近建模方法,提出一种对 实时劣化状态进行诊断预测的思路。在实验室内模拟 遭受雷电多脉冲的冲击情景,对不同 器件的电参数数据分别使用主成分分析,得到表征劣化变化程度的数值曲线,并进一步利用支持向量回归方法,使用器件的冲击电参数数据与对应的劣化程度数据建模,得到最终的 劣化状态诊断模型。实验方案设计在研究中,为对 的劣化程度进行定量诊断
6、,首先需要获取器件在劣化过程中的各类电参数。因此设计利用实验室中的雷击多脉冲生成设备,模拟真实的雷电浪涌,在此情形下各个器件进行连续数次的冲击,有助于模拟 在真实电气系统中长期运行遭受持续劣化的情景,并在每次冲击前后进行数据的采样记录。整个的冲击实验在北京某测试中心完成,总计选用了 个全新的 作为待冲击的器件,编号为 至。器件统一规格为:最大持续运行电压 为 ,标称放电电流 为 ,最大放电电流 为 。基于实际的实验条件与设备,采样 的电参数为冲击前后的压敏电压、冲击前后的泄漏电流(全电流)、()、()、()和()。在模拟雷电冲击时,对于每一个器件均采用 个等幅值、时间间隔为 的 脉冲进行共计
7、次的冲击,脉冲的幅值为 。每开始一次模拟冲击前后,记录需要采样的电参数数值,同时待器件完全冷却后,观察其外观有无破损后,再进行下一次的冲击并采样。对每一个 器件都重复该流程,待完成所有的器件冲击采样后,对所有收集到的数据进行整理分析,处理为后续构建模型所需的形式。实验数据分析与处理 数据分析经过对编号为 的 分别进行的 次多脉冲冲击实验后,可以得到共计 组实验数据,经整理汇总后将编号 至 的数据作为训练集,用于后续分析建模,编号 的数据作为测试集,用于测试检验构建完毕后的模型性能。对于训练集中的每一组数据,包含有 个电参数特征。对每次冲击前后测得的压敏电压和泄漏电流作取均值处理,得到器件 至
8、各电参数随冲击次数的 年第 期基于主成分分析与支持向量回归的 劣化状态诊断研究(总第 期)变化趋势见图。由此可知,随着冲击试验的次数增加,各 器件的压敏电压具有不断下降的趋势,最终阈值在 左右,而对应 的压敏电压则随着冲击次数以极大的负梯度方向减小。同样,对于各器件的全泄漏电流的变化,可以发现对应 的,在某次冲击后的泄漏电流变化以明显的正梯度方向增加,对应 的泄漏电流的变化也呈现出先升高后下降的趋势。所测器件的泄漏电流在 内分布较为密集,以上的分布较为稀疏。此外,各器件的电容、电感等电参数随冲击次数的变化趋势都较为相似,数据分布较为密集。但也存在在某次冲击后,器件电容或电感出现突然增加减小的现
9、象,在图 中对应显示突出的“尖端”。图 器件的电参数随冲击次数变化趋势 由此可知,对于同一个 器件,可能本身的一些电参数随冲击次数的变化趋势符合器件参数特性的标准分布,而另一些电参数的变化趋势则和对应的标准分布差异巨大。一般在评估 的劣化状态时,仅通过一个采样参数的异常变化,来对器件实际的性能状态进行追踪判断,是缺乏全面考量的。而结合所有的测量参数,通过考虑全局所有参数的综合变化,来诊断器件的劣化情况是较为合理的方法途径。主成分分析是一种对数据进行降维的统计学方法,通过考察多个变量间的相关性,来实现用少数几个主成分来揭示多个变量间的内部结构,从而实现对原始数据中包含信息的挖掘。因此,对与采样的
10、 电参数数据,通过主成分分析可以使用一维的数据信息来表征多参量的综合变化规律。对于每个编号的 器件,对其冲击实验得到的 组数据进行主成分分析,提取第一个主成分,即将原始的 维数据用新的 维数据进行表征。不同编号的 对应每组数据的得到的第一主成分在总方差中所占比重见表,可以看出,降维至 维的数据都较好的保留了原始高维数据中所隐含的模式与信息。表 各编号 的第一主成分包含信息比重 占比 年第 期电 瓷 避 雷 器(总第 期)图 器件的第一主成分随冲击次数变化趋势 对训练集中编号为 的器件所对应的第一主成分数据进行分析,进行数据的归一化转换,使量纲统一至 的范围内,则器件的第一主成分的数值随冲击次数
11、的变化见图。可以发现,每个器件的第一主成分数值随着冲击次数都是呈现一个上升的变化趋势。该趋势可以表征 器件在遭受冲击后实时的物理损耗变化,符合器件随着冲击次数的增加,性能越来越下降的物理认知。所以,某一冲击次数所对应的第一主成分数值,在物理层面上反映了器件在此刻的劣化状态,其数值越大,说明器件处于损害的状态越严重。由于每个器件共冲击了 次,参考电涌保护器的冲击实验标准及其特性的物理研究,在整个冲击流程结束后,各器件已经彻底损坏。根据多名实验人员的经验判断及对器件在冲击后实时的电参数与外观检查,发现所有用于实验的 在遭受 次左右的冲击后,都基本丧失了保护能力,外壳部分也具有较为明显的破损,从而定
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 成分 分析 支持 向量 回归 MOV 状态 诊断 研究 贺敬安
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。