基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法与流程

文档序号:32349148发布日期:2022-11-26 12:19阅读:来源:国知局

技术特征:
1.基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述方法包括:步骤一:采集变电站设备运行数据,进行数据预处理,构建样本训练数据集和随机潜在数据集;步骤二:构建基于双向长短期记忆网络和注意力机制的ambi-gan集成深度生成模型;步骤三:训练ambi-gan集成深度生成模型;步骤四:向训练好的模型输入测试数据,计算模型的总损失l
test
;步骤五:通过1-l
test
得到鉴别分数,鉴别分数超过预设值则判断异常。2.根据权利要求1所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤一中数据预处理包括:将输入数据分为样本训练数据集和随机潜在数据集,样本训练数据集中的所有数据都是正常的,随机潜在数据集中存在异常数据,使用长度为n的滑动时间窗将所有数据划分为若干个等长的子序列。3.根据权利要求1所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤二包括:步骤2.1、构建bi-lstm结构;步骤2.2、在bi-lstm结构加入注意力机制得到ambi-lstm结构;步骤2.3、分别利用ambi-lstm结构得到生成器和鉴别器,生成器和鉴别器整体构成ambi-gan集成深度生成模型。4.根据权利要求3所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤2.1包括:构建双向lstm网络作为bi-lstm结构,其中,双向lstm网络的输入为x={x1,...x
n
},x
n
表示第n个时刻的输入,所述bi-lstm结构的隐藏层状态为lstm结构的隐藏层状态为其中,lstm
backward
为后向lstm,lstm
forward
为前向lstm,x
t
表示第t个时刻的输入,表示第t+1时刻后向lstm的隐藏状态,表示第t-1时刻前向lstm的隐藏状态;n个时刻的隐藏层状态输出为5.根据权利要求4所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤2.2包括:通过公式设置bi-lstm结构的输入权重,从而在bi-lstm结构加入注意力机制得到ambi-lstm结构;其中,w
i
表示第i个时刻bi-lstm结构的权重参数,softmax为归一化函数,bi-lstm(x,h)表示bi-lstm结构的输出;ambi-lstm结构的输出为
其中,表示第i个时刻输入矩阵的转置,表示第i个时刻隐藏状态矩阵的转置。6.根据权利要求5所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤三包括:步骤3.1、生成器的输入为随机潜在数据集,计算生成器的数据分布均值;步骤3.2、设计鉴别器的鉴别模型;步骤3.3、根据鉴别模型设置目标函数,不断调整网络的权重参数和数据分布均值,使生成器的输出样本的均值与样本训练数据集的均值不断接近,使目标函数迭代达到纳什均衡,则停止训练。7.根据权利要求6所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤3.1包括:生成器的输入样本z={z1,...z
n
}为随机潜在数据集中的数据序列,生成器的输出样本的均值为其中,z
i
为输入到生成器中的第i个数据,p(
·
)为输出的概率密度函数,log(
·
)为对数函数。8.根据权利要求7所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤3.2包括:当鉴别器的输入为样本训练数据集,则鉴别器的鉴别模型为e
x
~p
data(x)
log(d(x))其中,p
data(x)
表示输入数据x的概率分布,e
x
~p
data(x)
表示满足p
data(x)
分布的变量x的均值,d(x)表示鉴别器对x的输出;当鉴别器的输入为生成器的输出g(z),则鉴别器的鉴别模型为e
x
~p
z(z)
log(1-d(g(z)))其中,p
z(z)
表示随机潜在数据z的概率分布,e
x
~p
z(z)
表示满足p
z(z)
分布的z的均值,d(g(z))表示鉴别器对g(z)的输出。9.根据权利要求8所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤3.3包括:构建如下目标函数min
g
max
d
v(d,g)=e
x
~p
data(x)
log(d(x))+e
x
~p
z(z)
log(1-d(g(z)))将生成器的输出g(z)作为鉴别器的输入,不断调整网络的权重参数和数据分布均值,使生成器产生的数据可以被鉴别器判别为真实数据,即目标函数迭代达到纳什均衡,则停止训练。10.根据权利要求9所述的基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,其特征在于,所述步骤四包括:将原始样本测试数据直接输入训练好的模型,通过公式将原始样本测试数据直接输入训练好的模型,通过公式计算鉴别损失值,其中,表示模型子序列n={n
i
,i=
1,2,...,n}进行了k次迭代的结果,x
test,i
代表原始测试数据中的第i个数据,代表生成器的输出;通过公式计算总损失,其中,λ表示可调参数,表示重建损失。

技术总结
本发明公开了基于集成深度生成模型的变电站设备故障诊断方法,所述方法包括:采集变电站设备运行数据,进行数据预处理,构建样本训练数据集和随机潜在数据集;构建基于双向长短期记忆网络和注意力机制的AMBI-GAN集成深度生成模型;训练AMBI-GAN集成深度生成模型;向训练好的模型输入测试数据,计算模型的总损失L


技术研发人员:刘鑫 黄海宏 常文婧
受保护的技术使用者:国网安徽省电力有限公司 国网安徽省电力有限公司超高压分公司 国网智能电网研究院有限公司
技术研发日:2022.08.23
技术公布日:2022/11/25
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