欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2024115354731
申请人: 安徽建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-03-03
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种变压器绕组机械故障严重程度识别方法,其特征在于,包括以下步骤:利用传感器对变压器运行产生的振动信号进行采集,将采集的振动信号随机分为训练数据集和测试数据集,利用集成经验模态分解分别处理训练数据集和测试数据集,得到对应的固有模态函数IMF并计算包络谱信号;

基于相关系数从所有的包络谱信号中选出相关度在0.5以上的相关包络信号;利用训练数据集得到的相关包络信号对多头注意力机制增强的CLSTM模型进行训练,利用测试数据集的相关包络信号对训练完成的CLSTM模型进行局部微调,利用局部微调后的CLSTM模型实现变压器机械故障诊断;最后利用稀疏堆叠去噪自编码器SSDA模型实现对诊断出的故障严重程度的判别;

其中,得到对应的固有模态函数IMF并计算包络谱信号,包括,

首先计算出信号的包络谱函数:

式中di(t)表示第i个IMF函数,H[di(t)]表示第i个IMF函数的Hilbert谱信号,Bj(t)表示第j个包络谱信号;

利用相关度计算公式计算出各包络谱与原始信号的相关度,选取相关系数在0.5以上的为相关包络谱函数:式中,se表示Be(t)和x(t)之间的相关系数;

最后利用稀疏堆叠去噪自编码器SSDA模型实现对诊断出的故障严重程度的判别,通过利用多头注意力机制增强的CLSTM模型得出的输出数据,作为稀疏堆叠去噪自编码器SSDA模型的输入数据,利用稀疏堆叠去噪自编码器SSDA模型的稀疏化特性与全局特征挖掘比对能力,实现故障严重程度的识别,具体步骤如下:S41:令多头注意力机制增强的CLSTM模型的输出数据为T1,对数据集T1进行随机插入Masking噪声,并将其映射至DA模型的隐含层:其中 θh= {,}是参数集, 映射过程中的权重矩阵, 偏置项向量, s(x) =是sigmoid函数,用于实现上述映射,h表示隐含层中的数据;

S42:对隐含层的数据进行反向映射,得出重构后的输入数据T11,并计算T1和T11之间的损失函数值,当损失函数值达到最小值时,该DA模型完成构建:式中θz = {Wz, bz}是参数集, 映射过程中的权重矩阵, 偏置项向量;为了减少需要求解的参数数量,对Wh和Wz做如下限制:Wh={ Wz }T,T表示转置;p为原始输入数据的数目,L(xi, zi)为重构误差函数;

S43:按照上述步骤依次训练多个DA模型,将各个DA模型的隐含层抽取并按顺序依次连接,即为SDA模型,在此基础上,在SDA模型的最后一层加入稀疏化惩罚项即为SSDA模型,以避免多次特征抓取中出现的权重爆炸情况,稀疏惩罚项公式如下:式中 ρ稀疏目标值, β为权重值, ρj是隐藏单元j的平均激活神经元数目;

S44:SSDA模型最终的输出结果即为变压器绕组机械故障严重程度分类值。

2.根据权利要求1所述的变压器绕组机械故障严重程度识别方法,其特征在于:集成经验模态分解步骤包括,设变压器原始振动信号为x(t),对原始型号添加噪声得到重构信号:其中表示添加噪声后的信号,表示第m次噪声分量;

利用经验模态分解对重构信号进行处理,得出第一个IMF函数与对应的残余项:其中r1表示残余项,d1表示第一个IMF函数,T{.}表示经验模态分解计算;

重复以上步骤直到分解完成。

3.根据权利要求1所述的变压器绕组机械故障严重程度识别方法,其特征在于:对多头注意力机制增强的CLSTM模型进行训练与局部微调,包括按照5:1的方式将原始振动信号分为训练数据集和测试数据集,然后利用训练数据集的相关包络谱信号对多头注意力机制增强的CLSTM模型进行训练;训练完成后的CLSTM模型再进一步利用测试数据集的相关包络谱信号进行验证,并根据验证结果进行局部微调,直到实现最佳的故障诊断与识别效果。

4.根据权利要求1所述的变压器绕组机械故障严重程度识别方法,其特征在于:所述多头注意力机制增强的CLSTM模型,用于实现基于相关包络谱信号的变压器机械故障识别,包括以下步骤:S21:构建CNN卷积层,用于实现相关包络谱信号中高维时间变量之间关联关系的提取,其中卷积层的卷积核为a*b,a为宽度,b为高度,卷积核数量与相关包络谱信号维度保持一致;第i个卷积核扫描输入的相关包络谱信号Rb得出的输出为:式中RELU(V)=MAX(0,V),Vi表示输入信号的加权系数,e表示偏置量;

S22:构建基本LSTM单元,包括遗忘门,输入门以及存储单元:

式中 Wf为遗忘门的权重, bf为偏置系数, xt表示 t时刻的输入值,Wi和bi分别表示输入门的权重和偏置系数,表示当前参与计算的存储单元的数值,σ表示sigmoid函数:S23:建立CLSTM模型,将CNN卷积层与LSTM模型进行连接,确保对时间相关性信号彼此之间的依赖性充分挖掘,连接方式如下:式中P表示CNN卷积层与LSTM模型连接后的输出,表示拼接操作;

S24:采用多头注意力机制对得到的CLSTM模型进行增强,在LSTM模型中加入多头注意力层,实现对输入的相关包络谱信号全局特征的提取。

5.根据权利要求4所述的变压器绕组机械故障严重程度识别方法,其特征在于:所述的多头注意力机制,在CLSTM模型挖掘各时间分量相互依赖关联性的基础上,增强CLSTM模型对输入的相关包络谱信号的全局特征的学习,具体步骤如下:S31:对于输入相关包络谱信号T,假设其为具有m个采样点的n维数据,即:T = [t1, t2, …, tn], n∈R. tn = [,, …, ]T, m∈R式中R表示实数域;

S32:将concat函数嵌入CLSTM模型的每个节点,得到各个节点的组合表示:S33:通过n组线性变换矩阵计算得出Tm的注意力参数Qm,Km,Vm及其单头特征表达headm:式中Qm,Km,Vm分别表示Tm的注意力参数,headm表示第m个节点的单头特征表达,softmax为激活函数,用于避免计算时出现维度爆炸;

S34:各节点经多头注意力增强后的输出数据;

式中xn表示CLSTM模型的原始输入数据,表示引入多头注意力机制后的输出数据。

6.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

7.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。