最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度预测方法
【专利摘要】本发明提供了一种最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度预测方法，它包括以下步骤：步骤一，首先设计绝缘子的泄漏电流在线监测系统，泄漏电流的在线监测系统用于统计泄漏电流时域特征量的变化；步骤二，确定最小二乘支持向量机预测模型的输入和输出相量并对样本数据归一化处理；步骤三，确定最小二乘支持向量机的径向基核函数以及模型性能评价指标；步骤四：采用遗传算法对最小二乘支持向量机预测模型进行优化。
【专利说明】最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度 预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度预测 方法。
【背景技术】
[0002] 高压绝缘子在长期运行中表面会沉积大量污秽，污层受潮后使绝缘子的性能大大 下降，严重时会引发污闪事故，导致供电中断，威胁着电力系统安全运行。为了预防大面积 污闪事故，在输变电设备状态检修的要求下，电力部口提出对绝缘子表面污秽状况进行在 线监测。目前，绝大多数污秽在线监测系统是W泄漏电流数据为核也来推断绝缘子污秽程 度。泄漏电流虽然是一个和污闪密切相关的动态特征量，但泄漏电流值的变化并不能准确 反映绝缘子的劣化程度，即基于泄漏电流的污闪预警值、污闪判据只是定性的，当前并没有 针对泄漏电流与污秽等级之间的标准或经验公式。
[0003] 等值附盐密度巧SDD)定义为绝缘子表面每平方厘米面积上附着的污秽中导电物 质质量分数相当的化C1 (mg/cm2)，它反映了绝缘子污秽物种类和密度，是确定污秽等级和 绘制电网污区分布图的主要依据，国家和电力行业制定了相应的试验规程和标准。然而人 工测量ESDD数据易受用水量影响、操作麻烦，需要定期停电来获取污秽绝缘子试品。
[0004] 实验研究表明，绝缘子泄漏电流的大小尽管受到环境温湿度、雨量等因素的影响， 但是和表面污秽程度即ESDD值更为密切相关。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度预测方 法，采用该方法建立的模型预测精度高，实现了绝缘子表面污秽程度在线评估。
[0006] 本发明采用了 W下技术方案：一种最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值 盐密及灰度预测方法，它包括W下步骤：步骤一，首先设计绝缘子的泄漏电流在线监测系 统，泄漏电流的在线监测系统用于统计泄漏电流时域特征量的变化；步骤二，确定最小二乘 支持向量机预测模型的输入和输出相量并对样本数据归一化处理；步骤H，确定最小二乘 支持向量机的径向基核函数W及模型性能评价指标；步骤四：采用遗传算法对最小二乘支 持向量机预测模型进行优化。
[0007] 所述步骤一中的泄漏电流在线监测系统包括系统电源、穿芯式小电流传感器、温 湿度传感器、监测主机、PC上位机和GPRS通信模块，穿芯式小电流传感器和温湿度传感器 都与绝缘子对应，系统电源与监测主机的电源端连接，穿芯式小电流传感器和温度传感器 都与监测主机的输入端连接，监测主机的输出端通过GPRS通信模块与PC上位机实时通信 连接，所述的系统电源为泄漏电流在线监测系统的检测主机提供电源，穿芯式小电流传感 器采集绝缘子的泄漏电流的信号并将信号传输给监测主机，温湿度传感器用于获取绝缘子 当前环境的温度和湿度信号并将信号传输给监测主机，监测主机对泄露电流的信号W及温 度和湿度的信号进行处理并通过GPRS通信模块输入给PC上位机，PC上位机通过泄露电流 的信号W及温度和湿度的信号对绝缘子盐密和灰密进行预测。所述的穿芯式小电流传感 器与监测主机之间采用RS232通信协议进行信号传输，温湿度传感器与与监测主机之间采 用RS232通信协议进行信号传输。所述的穿芯式小电流传感器的量程为0-2安培。所述的 GPRS通信模块与PC上位机之间采用GSM/GPRS网络进行信号传输。
[000引所述的步骤二中的预测模型的输入和输出相量分别为：预测等 值盐密和灰密度的最小二乘支持向量机模型的输入量采用空气相对湿度 巧、泄漏电流工频量ijT W及泄漏电流有效值/,，输出量采用绝缘子表面等值盐密（ESDD) 和灰度（NSDD)，所述步骤2中的对样本数据归一化处理的公式为：
【权利要求】
1. 一种最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度预测方法，它包括以 下步骤： 步骤一，首先设计绝缘子的泄漏电流在线监测系统，泄漏电流的在线监测系统用于统 计泄漏电流时域特征量的变化； 步骤二，确定最小二乘支持向量机预测模型的输入和输出相量并对样本数据归一化处 理； 步骤三，确定最小二乘支持向量机的径向基核函数以及模型性能评价指标； 步骤四：采用遗传算法对最小二乘支持向量机预测模型进行优化。
2. 根据权利要求1所述的最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度 预测方法，其特征在于：所述步骤一中的泄漏电流在线监测系统包括系统电源、穿芯式小电 流传感器、温湿度传感器、监测主机、PC上位机和GPRS通信模块，穿芯式小电流传感器和温 湿度传感器都与绝缘子对应，系统电源与监测主机的电源端连接，穿芯式小电流传感器和 温度传感器都与监测主机的输入端连接，监测主机的输出端通过GPRS通信模块与PC上位 机实时通信连接，所述的系统电源为泄漏电流在线监测系统的检测主机提供电源，穿芯式 小电流传感器采集绝缘子的泄漏电流的信号并将信号传输给监测主机，温湿度传感器用于 获取绝缘子当前环境的温度和湿度信号并将信号传输给监测主机，监测主机对泄露电流的 信号以及温度和湿度的信号进行处理并通过GPRS通信模块输入给PC上位机，PC上位机通 过泄露电流的信号以及温度和湿度的信号对绝缘子盐密和灰密进行预测。
3. 根据权利要求2所述的最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度 预测方法，其特征是所述的穿芯式小电流传感器与监测主机之间采用RS232通信协议进行 信号传输，温湿度传感器与与监测主机之间采用RS232通信协议进行信号传输。
4. 根据权利要求2所述的最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度 预测方法，其特征是所述的穿芯式小电流传感器的量程为0-2安培。
5. 根据权利要求2所述的最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度 预测方法，其特征是所述的GPRS通信模块与PC上位机之间采用GSM/GPRS网络进行信号传 输。
6. 根据权利要求1所述的最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐 密及灰度预测方法，其特征是所述的步骤二中的预测模型的输入和输出相量分别 为：预测等值盐密和灰密度的最小二乘支持向量机模型的输入量采用空气相对湿度 ff、泄漏电流工频量^以及泄漏电流有效值输出量采用绝缘子表面等值盐密（ESDD) 和灰度（NSDD)，所述步骤2中的对样本数据归一化处理的公式为：
式中：AUU分别表示空气相对湿度好、泄漏电流工频量、泄漏电流有效 值4、绝缘子表面等值盐密（ESDD)和灰度（NSDD)中的任意一个量、任意一个量归一化处理 后的值、以及任意一个量的最小值和最大值。
7. 根据权利要求1所述的最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度 预测方法，其特征是所述的步骤三中的最小二乘支持向量机的径向基核函数以及模型性能 评价指标分别为： 一、最小二乘支持向量机的径向基核函数为
式中：；exp为以自然对数e为底的指数函数；为径向基核函数的核宽度；
其中，I?、jv?分别为盐密和灰密的预测值；石?、r2?分别为盐密和灰密的实际 值。
8.根据权利要求1所述的最小二乘支持向量机与遗传算法的绝缘子等值盐密及灰度 预测方法，其特征是所述步骤四中的采用遗传算法对最小二乘支持向量机预测模型进行优 化。
【文档编号】G01N27/00GK104502410SQ201310305250
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年7月21日 优先权日:2013年7月21日
【发明者】戴亮, 张少成, 李胜华, 李祥明, 何菲, 葛乐 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司泰州供电公司, 南京工程学院