菅有為 楊曉濱 惠杰 楊靖波

摘 要 電力系統(tǒng)中變壓器占據(jù)重要地位。電力生產(chǎn)中，變壓器運(yùn)行狀態(tài)直接影響著整個系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。隨著電力系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)的不斷升級，新技術(shù)、新設(shè)備在電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，其中自組織抗體網(wǎng)絡(luò)對于電力變壓器的故障診斷與分析具有特殊優(yōu)勢，所以成為當(dāng)前電力生產(chǎn)技術(shù)智能化研究的熱點。本文從網(wǎng)絡(luò)中自組織抗體進(jìn)行分析，得出網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化的可行性策略，旨在為電力變壓器故障診斷分析準(zhǔn)確率的提高提供參考建議。

【關(guān)鍵詞】自組織抗體 電力變壓器 故障 診斷

鑒于抗體對抗原的識別能力與記憶機(jī)理在仿生生物免疫系統(tǒng)中表現(xiàn)明顯。在電力變壓器問題故障診斷中，自組織抗體網(wǎng)絡(luò)及抗體的生成算法提供了重要的技術(shù)支撐?？贵w類型的選擇與抗體濃度的控制是網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化重要參數(shù)，從電力生產(chǎn)的實際出發(fā)，針對生產(chǎn)實際的不同采取有效措施，對抗原特征進(jìn)行快速提取和記錄，使算法效率得到提高。其中油中溶解氣體分析是電力變壓器故障最有效、方便的診斷方法，在國內(nèi)外電力生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。

1 自組織抗體網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

在免疫系統(tǒng)中，免疫細(xì)胞在抗原體的作用下進(jìn)行系列反應(yīng)，親和度不斷成熟，免疫效應(yīng)產(chǎn)生，抗原被清除。在自組織抗體網(wǎng)絡(luò)中，T細(xì)胞與抗體同為抗體，二者之間不存在差異，網(wǎng)絡(luò)頂點為種類不同的抗體組成，將類型相同的抗體進(jìn)行鏈接，組成連通子圖，每個頂點權(quán)值為每個抗體的濃度，同時也代表各抗體識別抗原的能力，將整個網(wǎng)絡(luò)視為一個不完全的帶權(quán)頂點連通圖。在自組織網(wǎng)絡(luò)抗體中的各個抗體都對抗原有著較高的識別、記憶能力，通過抗體與抗體、抗體與抗原之間的作用，使抗原的記憶、學(xué)習(xí)、識別順利完成。

2 抗體生產(chǎn)的計算過程

自組織抗體網(wǎng)絡(luò)具有分類性能，這種性能受抗體的記憶學(xué)習(xí)能力影響較大。從網(wǎng)絡(luò)免疫學(xué)和抗體克隆選擇學(xué)的角度來看，抗體生產(chǎn)的免疫算法計算過程通常會對抗體與抗原、抗體與抗體之間的親和度進(jìn)行計算；在記憶單元中加入與抗原保持較高親和度且具有一定濃度的抗體，將密度較大、抗原親和度較低的記憶單元祛除；在原有抗體對輸入抗原不能正確識別分析，或者原有抗體不合理分布情況下，網(wǎng)絡(luò)通過生成新的抗體實現(xiàn)抗原輸入的記憶學(xué)習(xí)。新抗體的生成方式通常為隨機(jī)生成或者通過交叉或變異產(chǎn)生，然后加入到新的抗體群中，將親和度不和標(biāo)準(zhǔn)的記憶元素祛除。

3 自組織抗體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測實驗

本文通過測試電力變壓器的氣體溶解分析數(shù)據(jù)，來完成對對自組織抗體網(wǎng)絡(luò)分類問題解決的性能檢測，具體實驗步驟如下：

將實驗檢測數(shù)據(jù)按照規(guī)則進(jìn)行訓(xùn)練樣本與測試樣本分類；然后進(jìn)行抗體種類及抗體數(shù)目的設(shè)定。根據(jù)測試樣本設(shè)定的分類對自組織抗體網(wǎng)絡(luò)抗體種類數(shù)進(jìn)行初始設(shè)定，抗體初始數(shù)目設(shè)定應(yīng)該以訓(xùn)練樣本的數(shù)量及復(fù)雜程度為依據(jù)進(jìn)行設(shè)定；對每個種類的訓(xùn)練樣本進(jìn)行隨機(jī)抽樣，當(dāng)做初始抗體屬性值，分別對抗體濃度和種類進(jìn)行記錄；測試所用抗原從測試樣本中獲取，依次進(jìn)行自組織抗體網(wǎng)絡(luò)輸入，然后對自組織抗體網(wǎng)絡(luò)和測試抗原中抗體的間距進(jìn)行計算，計算結(jié)果作為相似度衡量標(biāo)準(zhǔn)，并依鄰近規(guī)則實施分類。

本文依據(jù)電力變壓器所用油中的液體氣體含量，把電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)分為常態(tài)、高能放電、低能放電和過熱狀態(tài)，然后再做分析，診斷故障。將每類狀態(tài)下的數(shù)據(jù)劃分成測試樣本和訓(xùn)練樣本。通過支持向量機(jī)，進(jìn)行變壓器故障診斷問題的研究與解決。通過相關(guān)文獻(xiàn)所提供訓(xùn)練樣本，進(jìn)行自組織抗體網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，由于所提供的訓(xùn)練樣本的數(shù)量不多，初始化當(dāng)中經(jīng)過四類初始抗體，三次訓(xùn)練后得到滿足與規(guī)則的終止條件，共得到25個合適的記憶抗體。通過對所有測試樣本和記憶抗體之間的距離計算，再用鄰近規(guī)則識別分類，測試準(zhǔn)確率達(dá)到92%。為了使自組織抗體網(wǎng)絡(luò)性能檢測進(jìn)一步加強(qiáng)，把數(shù)十例檢測樣本進(jìn)行分類輸入，檢測準(zhǔn)確率高達(dá)100%，因此表明了抗體抽取的有效性及記憶性。

4 實驗結(jié)論

本文針對自組織抗體網(wǎng)絡(luò)，對生物免疫系統(tǒng)進(jìn)行定點帶權(quán)連接的抽象化，抗體具有不同于抗原的結(jié)構(gòu)形式，使網(wǎng)絡(luò)性能得到優(yōu)化，抗體濃度的實際意義是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析能力進(jìn)一步增強(qiáng)，并對訓(xùn)練條件的終止進(jìn)行明確規(guī)定?？贵w在自組織抗體網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練中，依靠抗體進(jìn)化、合成及新生學(xué)習(xí)記憶方法來計算抗體的生成，使抗原模式被快速捕捉并進(jìn)行記憶。在計算過程中不需要設(shè)置任何閾值和參數(shù)，使計算更直觀更簡便，并且適用性較強(qiáng)。

通過仿真實驗進(jìn)一步印證自組織抗體網(wǎng)絡(luò)所具有的較強(qiáng)的學(xué)習(xí)、記憶能力，通過合理分類，具有其他智能方法所不具備的高識別率，自組織抗體網(wǎng)絡(luò)下電力變壓器故障診斷分析取得良好效果，足以證明其方法在電力變壓器故障診斷中具有較高的應(yīng)用價值。

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作者單位

國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司 山東省濟(jì)南市 250118