趙小軍

摘 要：在電力變壓器故障診斷過程中，變壓器油中溶解氣體分析至關(guān)重要。由于在變壓器故障診斷過程中，存在著已知數(shù)據(jù)沒有利用待分類數(shù)據(jù)問題，這就需要將半監(jiān)督分類法融入到變壓器故障診斷中，構(gòu)建變壓器故障的診斷模型。半監(jiān)督分類法能夠利用已知數(shù)據(jù)和未知數(shù)據(jù)獲取更多相關(guān)信息，從而起到更好的故障診斷效果?；诖?，本文重點分析半監(jiān)督分類法在變壓器故障診斷中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：半監(jiān)督分類法；故障診斷；溶解氣體；變壓器

在電子系統(tǒng)當(dāng)中，變壓器作為核心設(shè)備，主要用作于電壓變換、電能分配、電力輸出等領(lǐng)域，保障變壓器正常運行是保障電力系統(tǒng)可靠、安全運行的關(guān)鍵。變壓器油中溶解氣體分析作為電力變壓器絕緣診斷的重要方法，能夠精準判斷變壓器內(nèi)部的故障程度。在變壓器故障診斷當(dāng)中，我國主要應(yīng)用改良3比值方法。該種方法操作更加簡單，在實際應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用，但會偶爾出現(xiàn)編碼邊界過于絕對、暴露編碼不全等問題。因此，在近些年的研究中，提出了多種智能信息變壓器故障診斷技術(shù)，大大提高了變壓器的診斷效果。

1 半監(jiān)督分類法概述

半監(jiān)督分類法簡稱SSC，主要是綜合利用大量未標簽數(shù)據(jù)和少量標簽數(shù)據(jù)來提高學(xué)習(xí)效果的一種形式，如今已經(jīng)成為了社會各個階層研究的重點，在圖像檢索、網(wǎng)頁分類中的應(yīng)用非常廣泛。但是將半監(jiān)督分類法應(yīng)用到變壓器故障診斷中卻是近些年才得以興起。因此，需要采用數(shù)據(jù)集來進行分析：

假設(shè)數(shù)學(xué)符號X={x1，x2，…，xl，xl+1，…，xl+u}，數(shù)據(jù)xi∈Rd；d為實數(shù)集R的維數(shù)；i=1，2，…，l+u。表示標簽數(shù)據(jù)集L={x1，x2，…，xl}；未標簽數(shù)據(jù)集為U={xl+1，xl+2，…，xl+u}；并且X=L∪U，其中的l和u本別表示標簽數(shù)據(jù)的合數(shù)（包括標簽數(shù)和未標簽數(shù)）。類別集合W={w1，w2，…，wc}，其中的wr為類別標簽；r=1，2，…，c；c為類別數(shù)（c≥2）。

2 半監(jiān)督分類法在變壓器故障診斷的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用流程

通過分析1中的數(shù)據(jù)集公式，可以將變壓器故障樣本數(shù)據(jù)進行歸化處理，這樣更加便于描述，可以將歸化數(shù)據(jù)設(shè)定為xi。進而從各類故障類別當(dāng)中隨機抽取數(shù)量相等樣本作為標簽數(shù)據(jù)，沒有挑選出來的數(shù)據(jù)作為未標簽數(shù)據(jù)集。其應(yīng)用流程如下：

第一步，初始化。需要假設(shè)停止誤差閾值、循環(huán)變量，并隨機生成為標簽的數(shù)據(jù)矩陣。

第二步，矩陣計算。需要根據(jù)上述數(shù)據(jù)集計算樣本數(shù)據(jù)的近鄰矩陣。

第三步，未標簽數(shù)據(jù)更新。

第四步，終止條件判定。如果判定內(nèi)容小于誤差閾值，則需要重復(fù)為標簽數(shù)據(jù)更新。

第五步，未標簽數(shù)據(jù)分類。需要找出更新值元素中的最大值，并得出相應(yīng)的序列號，將數(shù)據(jù)進行分類。

從以上五個步驟能過看出，該種方法具有諸多優(yōu)點，包括使用便捷、控制參數(shù)少、計算量小、無需大量樣本即可進行，在實際應(yīng)用中也有非常好的效果。

2.2 半監(jiān)督分類法在變壓器故障診斷中的實際應(yīng)用

變壓器絕緣此材料經(jīng)過分解能夠產(chǎn)生20種以上的氣體，由于我國對所選取的氣體分析對象缺乏統(tǒng)一性，根據(jù)國內(nèi)應(yīng)用半監(jiān)督分類方法的實際情況表明，采用油中溶解氣體中的H2、CH4、C2H4等故障氣體檢測更為高效、精準。再者，由于電壓等級、變壓器容量存在著不同差異，因此，變壓器油中溶解氣體體積分數(shù)也存在著很大產(chǎn)局，這就需要對樣本進行歸一化處理。

據(jù)有關(guān)標準規(guī)定，變壓器常見故常有六種，其分別是：低溫過熱、中溫過熱、高溫過熱、低能放電、局部放電、高能放電。筆者通過應(yīng)用Matlab語言在cpu為Pentium（R）4、主頻為24GHz、內(nèi)存為2GMB計算機上開展仿真實驗。

在應(yīng)用半監(jiān)督分類法進行變壓器故障診斷過程中，從各類故障中隨機抽取標簽數(shù)據(jù)集，并且保障其數(shù)量相等，其余的數(shù)據(jù)都設(shè)定為未標簽數(shù)據(jù)集。取近鄰數(shù)為7，一共開展30次試驗，取均值。通過實際的試驗表明，標簽數(shù)量增加其診斷的正確率就越高。在故障樣本數(shù)據(jù)為3個標簽數(shù)值過程中，其判斷錯誤的次數(shù)為30，診斷正確率能夠在83.4%以上。隨著標簽數(shù)量逐漸提高，其診斷正確率也在不斷提高，當(dāng)故障樣本為5個標簽過程中，錯誤判斷為16個，診斷正確率在91.2%以上。

通過采用IEC3比值法分析，3種診斷方法的正確率都有所不同。而采用模糊近鄰標簽傳遞的半監(jiān)督分類法，能夠全面利用標簽、未標簽的數(shù)據(jù)，提高學(xué)習(xí)效果。即使在標簽數(shù)較少的情況下，也能夠保障80%以上的準確率，并且會隨著標簽數(shù)量不斷增加，變壓器故障診斷概率也會逐漸上升。

3 結(jié)論

從實際應(yīng)用情況來說，半監(jiān)督分類法能夠綜合利用標簽、未標簽數(shù)據(jù)提高學(xué)習(xí)效果。在采用半監(jiān)督分類法對變壓器故障診斷過程中，經(jīng)相關(guān)實踐表明，如果標簽數(shù)量較少時，即可到達理想的診斷效果，正確率在80.0%以上，同時會隨著標簽數(shù)量增加而提高變壓器故障診斷的正確率，理論狀態(tài)下會越來越接近100%。本文重點提出了模糊近鄰標簽傳遞的半監(jiān)督分類法，具有操作方便、計算量小、應(yīng)用參數(shù)少等特點，能夠有效提高變壓器故障診斷的正確率，希望能夠為變壓器故障診斷拓寬思路。