变压器状态量预测方法技术

本发明专利技术涉及变压器技术领域，具体涉及变压器状态量预测方法

【技术实现步骤摘要】
变压器状态量预测方法、装置、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及变压器
，具体涉及一种变压器状态量预测方法
、
装置
、
计算机设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]电力变压器是电力系统的核心设备，其健康状态直接关系电力系统的安全稳定
。
变压器在运行过程中，长期受化学应力
、
热应力
、
电应力及机械应力等诸多因素影响，不可避免会发生各种故障
。
为保障变压器安全稳定运行大量，通过在变压器上部署多种监测装置，来获得表征变压器健康情况的状态量时间序列，利用变压器状态量时间序列对未来时刻的状态量进行预测，推断未来时刻变压器状态，提前掌握故障发生时间，可以为制定停电检修计划和电力调度计划预留足够时间，对保证变压器安全稳定运行具有重要意义
。
[0003]现有的预测方法通常拟合变压器状态量在欧式空间中随时间的变化规律实现对未来时刻状态量的预测，随着预测时间的增加，欧式空间中的状态量随时间变化规律越来越难挖掘，导致状态量预测准确率较低，无法实现精准状态预测
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了变压器状态量预测方法
、
装置
、
计算机设备及存储介质，以解决现有的状态量预测方法准确率低的问题
。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种变压器状态量预测方法，所述方法包括：获取变压器状态量时间序列，对所述变压器状态量时间序列重构得到变压器状态量混沌相空间；采用
Lyapunov
指数预测方法对所述变压器状态量混沌相空间进行预测，得到第一候选值；采用
Volterra
级数预测方法对所述变压器状态量混沌相空间进行预测，得到第二候选值；根据所述第一候选值和所述第二候选值确定预测值
。
[0006]本实施例中，基于
Lyapunov
指数预测方法和
Volterra
级数预测方法挖掘变压器状态量在混沌相空间中自身的混沌特征，基于该混沌特征实现对状态量的准确预测
。
由此，该方法从混沌理论的角度出发，基于状态量在混沌相空间中自身的混沌特征进行预测，用相空间中状态量非线性时序变化规律替代欧氏空间中的时序变化规律，利用相空间预测方法仅依赖自身混沌特征且不依赖拟合模型和样本规模的优势实现对变压器状态量的准确预测
。
克服了传统基于欧式空间的机器学习方法存在的依赖大规模样本
、
对数据质量敏感等问题
。
[0007]在一种可选的实施方式中，对所述变压器状态量时间序列重构得到变压器状态量混沌相空间，包括：采用
Takens
延迟坐标法对所述变压器状态量时间序列重构得到的变压器状态量混沌相空间
。
[0008]在一种可选的实施方式中，采用
Lyapunov
指数预测方法对所述变压器状态量混沌相空间进行预测，得到第一候选值，包括：计算所述变压器状态量时间序列的
Lyapunov
指数；基于所述变压器状态量混沌相空间中各时刻的点和所述
Lyapunov
指数的关系构建预测
方程，确定第一候选值
。
[0009]在一种可选的实施方式中，各时刻的点和所述
Lyapunov
指数的关系满足如下关系式：
[0010][0011]式中，
||
·
||
表示向量的膜，
X
t
‑
(m
‑
1)
τ
表示
t
‑
(m
‑
1)
τ
时刻相空间中的点，
X
t
‑
(m
‑
1)
τ
+1
表示
t
‑
(m
‑
1)
τ
+1
时刻相空间中的点，
X
k
表示距离
X
t
‑
(m
‑
1)
τ
最近的点，
X
k+1
表示距离
X
t
‑
(m
‑
1)
τ
+1
最近的点，
e
λ
表示
Lyapunov
指数
。
[0012]本实施例中，通过计算
Lyapunov
指数以及
Lyapunov
指数和变压器状态量混沌相空间中各时刻的点关系确定候选值
。
其中，
Lyapunov
指数定量表达了相空间中状态量混沌吸引子的收敛性和发散性以及混沌相空间体积的收缩性和发散性，
Lyapunov
指数定量描述了混沌系统的随机性和确定性，基于
Lyapunov
指数预测方法可以实现对变压器状态量的预测
。
[0013]在一种可选的实施方式中，采用
Volterra
级数预测方法对所述变压器状态量混沌相空间进行预测，得到第二候选值，包括：基于所述变压器状态量混沌相空间计算所述变压器状态量时间序列的输入矢量；计算所述输入矢量的系数向量；根据所述输入矢量和所述系数向量的乘积确定第二候选值
。
[0014]本实施例中，采用
Volterra
级数预测方法进行预测时，先根据变压器状态量时间序列计算输入矢量，之后计算系数向量，最后，将输入矢量与系数向量相乘获得计算
t+1
时刻的状态量的候选值
。
基于
Volterra
级数的预测方法充分挖掘了混沌系统的非线性动力学特征，采用
Volterra
泛函级数描述具有响应和记忆功能的非线性行为，以任意精度逼近连续函数，并基于此实现对变压器状态量的预测
。
[0015]在一种可选的实施方式中，所述第一候选值包括第一子候选值和第二子候选值，根据所述第一候选值和所述第二候选值确定预测值，包括：计算所述第一子候选值对应的相空间中两个时刻的点的第一夹角；计算所述第二子候选值对应的相空间中两个时刻的点的第二夹角；计算所述第二候选值对应的相空间中两个时刻的点的第三夹角；根据所述第一夹角
、
第二夹角和第三夹角的关系确定预测值
。
[0016]在一种可选的实施方式中，根据所述第一夹角
、
第二夹角和第三夹角的关系确定预测值，包括：确定所述第一夹角
、
第二夹角以及第三夹角中的最小值；采用最小值对应的候选值作为预测值
。
[0017]本实施例中，通过融合
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种变压器状态量预测方法，其特征在于，所述方法包括：获取变压器状态量时间序列，对所述变压器状态量时间序列重构得到变压器状态量混沌相空间；采用
Lyapunov
指数预测方法对所述变压器状态量混沌相空间进行预测，得到第一候选值；采用
Volterra
级数预测方法对所述变压器状态量混沌相空间进行预测，得到第二候选值；根据所述第一候选值和所述第二候选值确定预测值
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述变压器状态量时间序列重构得到变压器状态量混沌相空间，包括：采用
Takens
延迟坐标法对所述变压器状态量时间序列重构得到的变压器状态量混沌相空间
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用
Lyapunov
指数预测方法对所述变压器状态量混沌相空间进行预测，得到第一候选值，包括：计算所述变压器状态量时间序列的
Lyapunov
指数；基于所述变压器状态量混沌相空间中各时刻的点和所述
Lyapunov
指数的关系构建预测方程，确定第一候选值
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，各时刻的点和所述
Lyapunov
指数的关系满足如下关系式：式中，
||
·
||
表示向量的膜，
X
t
‑
(m
‑
1)
τ
表示
t
‑
(m
‑
1)
τ
时刻相空间中的点，
X
t
‑
(m
‑
1)
τ
+1
表示
t
‑
(m
‑
1)
τ
+1
时刻相空间中的点，
X
k
表示距离
X
t
‑
(m
‑
1)
τ
最近的点，
X
k+1
表示距离
X
t
‑
(m<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，甘津瑞，吴鹏，陈龙，吕顺利，国中琦，张海滨，刘鑫，马欢，葛健，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网电力科学研究院有限公司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，
类型：发明
国别省市：