变压器状态监测数据质量提升和故障识别方法研究

目 录

1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 状态监测数据质量提升研究现状

1.2.1 状态监测数据质量的影响因素

1.2.2 异常数据检测研究现状

1.2.3 异常检测技术在电气工程领域的研究现状

1.2.4 缺失数据修复研究现状

1.2.5 缺失值插补技术在电气工程领域的研究现状

1.3 故障识别方法的研究现状

1.3.1 故障检测的研究现状

1.3.2 故障诊断的研究现状

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

2 基于辅助特征向量和密度聚类的状态监测数据异常检测方法

2.1 引言

2.2 变压器状态监测数据的特征

2.2.1 正常数据的概念漂移

2.2.2 有效异常数据

2.2.3 无效异常数据

2.2.4 状态监测数据的核心假设

2.3 状态监测数据的预处理

2.3.1 数据分段

2.3.2 数据标准化

2.3.3 辅助特征向量构造

2.4.1 DBSCAN聚类模型

2.4.2 基于k距离图的DBSCAN模型参数选择方法

2.4.3 基于“类别数–Eps”曲线的邻域半径参数选择方法

2.4.4 基于DBSCAN模型的数据聚类流程

2.5.1 基于辅助特征向量与密度聚类的异常检测流程

2.5.2 异常检测模型的性能评估指标

2.6 实例分析：变压器油色谱数据的异常检测

2.6.1 油色谱数据的获取

2.6.2 数据分段

2.6.3 实例1：人工数据集的异常检测和性能评估

2.6.4 实例2：真实数据集的异常检测和性能评估

2.6.5 实例3：基于多个数据集的异常检测和性能评估

2.7 小结

3 基于三层次插补模型的状态监测数据缺失值修复方法

3.1 引言

3.2.1 缺失值分类规则

3.2.2 数据集完整性评价指标

3.3.1 一维插值模型

3.3.2 孤立缺失值的插补流程

3.4 连续缺失变量的插补方法

3.4.1 多元线性回归模型

3.4.2 随机森林回归模型

3.4.3 k邻近回归模型

3.4.4 连续缺失变量的插补流程

3.5 连续缺失样本的插补方法

3.5.1 长短时记忆网络

3.5.2 连续缺失样本的插补流程

3.6 缺失值修复流程与性能评估

3.6.1 基于三层次插补模型的缺失值修复流程

3.6.2 基准缺失值插补方法和性能评估指标

3.7.1 油色谱数据基本信息

3.7.2 人工缺失数据集的构造方法

3.7.3 孤立缺失值的插补

3.7.4 连续缺失变量的插补

3.7.5 连续缺失样本的插补

3.7.6 数据修复效果展示

3.8.1 基本信息

3.8.2 孤立和连续缺失值的插补

3.8.3 连续缺失样本的插补

3.8.4 数据修复效果展示

3.9 小结

4 基于无监督概念漂移识别和动态图嵌入的变压器故障检测方法

4.1 引言

4.2 无监督概念漂移识别模型

4.2.1 余弦相似度

4.2.2 多元线性回归预测误差

4.2.3 概念漂移识别规则

4.2.4 概念漂移识别流程

4.3 动态图嵌入模型

4.3.1 相似性矩阵计算

4.3.2 动态图嵌入模型推导

4.4 故障检测流程与性能评估

4.4.1 基于动态图嵌入模型的故障检测流程

4.4.2 故障检测模型的性能评估指标

4.5.1 Tennessee Eastman过程简介

4.5.2 TE过程概念漂移识别

4.5.3 TE过程故障检测

4.6 实例分析2：基于油色谱数据的变压器故障检测

4.6.1 案例(1)：概念漂移识别对故障检测结果的影响

4.6.2 案例(2)：数据质量提升对故障检测结果的影响

4.7 小结

5 基于关联规则分析的变压器故障概率计算方法

5.1 引言

5.2 基于Weibull分布模型的状态量离散和差异化预警值计算方法5.2.1 状态量和设备状态的分类规则

5.2.2 Weibull概率分布模型

5.2.3 状态量的离散方法

5.2.4 状态量的差异化预警值计算方法

5.3.1 关联规则

5.3.2 状态量与故障模式间的关联规则挖掘

5.3.3 状态量的故障隶属函数构造

5.3.4 状态量的差异化权重

5.4 变压器故障概率计算方法

5.4.1 故障模式的故障发生概率

5.4.2 设备的故障发生概率

5.4.3 故障概率计算流程

5.5 实例分析

5.5.1 状态量离散和差异化预警值计算

5.5.2 状态量与故障间的关联规则挖掘

5.5.3 状态量的故障隶属函数构造

5.5.4 状态量的重要度计算

5.5.5 实例1：变压器的故障概率计算与模型性能评估

5.5.6 实例2：数据质量提升对故障概率计算结果的影响

5.6 小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 后续研究工作的展望

参考文献

附 录

A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目目录

C. 作者在攻读博士学位期间参与起草和修订的导则

D. 作者在攻读博士学位期间参与编写的专著

E. 学位论文数据集

致 谢