基于人工免疫系统的电力变压器故障诊断技术研究

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1、基于人工免疫系统的电力变压器故障诊断技术研究(申请华北电力大学工学博士学位论文)培养单位：一级学科：专业名称：研究生：指导教师：电气与电子工程学院电气工程电工理论与新技术李中苑津莎教授二O一0年三月StudyOnFaultDiagnosisaboutPowermEl一^■●■-⋯o●■IranStOrmerSbaSeaontneArtJtJClaIImmUneSystemDissertationSubmittedtoNorthChinaElectricPowerUniversityinfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoc

2、torofPhilosophylnElectricalEngineeringbyLiZhongSupervisedbyProf．YuanJinshaSchoolofElectricalandElectronicEngineeringMarch2010k吣一^、，．‘r0≮弦{。静·舡·≤；；t?Jll～0●／士=l=l明叫本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《基于人工免疫系统的电力变压器故障诊断技术研究》，是本人在华北电力大学攻读博士学位期间，在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内

3、容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：／?善·_t’毒，。l≯F"：，．．≮厍j＼、华北电力大学博士学位论文摘要

4、中文摘要大型电力变压器是电力系统的枢纽设备之一，其运行状况直接影响着电力系统的安全、可靠运行，其故障诊断技术研究具有十分重要的理论和实际意义。故障诊断可视为一个模式识别问题，也是近年新兴的人工免疫系统的一个重要应用领域。据此，论文从模式识别技术入手，重点对相似度及其测量、聚类、人工免疫系统模型和算法进行了深入研究，国际标准数据测试集上的测试结果验证了论文所提方法的可行性和有效性，应用所提方法完成了基于油中溶解气体分析的电力变压器故障诊断。论文在相似度评估、人工免疫系统模型和算法等方面取得了一定突破，取得的创新性成果主要有：(1)基于向量间差值的特性，提出了新的相似度测量方法

5、。论文根据向量间差值与对象形状相似间的近似关系，设计了向量形态参数，结合经典的欧几里得距离，提出了两种考虑形状相似的形态相似距离，用于相似度的测量。形态相似距离计算简便，大量随机数据集聚类结果的统计分析表明，形态相似距离能够从大小和形状两个方面进行相似度的评估。多个UCI标准数据集和一个真实数据集的识别以及聚类实验表明，形态相似距离对于包含大小与形状信息向量的相似度测量，具有很高的准确度。(2)提出了一种抗体生成算法。在生物免疫系统中，抗体的超高速变异能力同遗传有关机理差异显著。据此，论文中提出的新算法没有采用通常人工免疫算法中大量应用的类似遗传算法的随机搜索和优化策略，而

6、是依据抗体的浓度，区分不同情况，设计了抗体进化、抗体合并以及抗体新生三种不同的策略，快速提取和记忆抗原特征，有效地提高了算法的效率。(3)提出了一种具有自组织、自学习和自记忆能力的自组织抗体网络模型。模型基于生物免疫系统中抗体对抗原的快速学习与记忆能力，计算简便，只需根据样本数据的规模设置初始抗体个数，无需人工设置任何其他参数与阈值：模型中抗体类型与浓度的设计，有效提高了抗体的对抗原的学习和记忆能力，使该模型具有了数据分析的结构。多个UCI标准数据集上不同方法的仿真结果对比表明，相比其它智能方法，自组织抗体网络具有很高的识别准确率和数据浓缩率。(4)应用本文提出的自组织抗体

7、网络模型和抗体生成算法，基于油中溶解气体分析数据，对电力变压器故障进行了分析。仿真结果表明该方法所获得的诊断准确率较高，可作为解决电力变压器故障诊断问题的一种新方法。关键词：相似度，人工免疫，电力变压器，故障诊断，油中溶解气体分析X毫j≮lkj一●。、AbstractAlargeelectricpowertransformerisoneofthekeyapparatusintheelectricpowersystem．Faultsofapowertransformermayhaveagreateffectonsta