变压器油中溶解气体浓度灰色预测模型的改进

介绍了改进灰色预测模型 GM( 1,1)后建立的 GM( 1,1,β)模型。对大型油浸式电力变压器油中溶解气体浓度的实例预测验证了改进模型的准确。     

用灰色多变量模型预测变压器油中溶解的气体浓度

目前变压器油中气体浓度预测普遍采用GM(1,1)模型及其改进形式,针对其在建模时只单独考虑某种气体发展变化的不足,介绍了灰色多变量预测模型MGM(1,n),它可以综合考虑从同一信号中提取的多个诊断指标,因而预测更科学、有效。对变压器油中溶解的7种特征气体即氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和二氧化碳进行了灰色关联分析,建立了相应的MGM(1,7)模型,预测实例分析证明,与传统GM(1,1)模型及其改进形式相比,用灰色多变量模型预测的效果更好。     

基于遗传程序设计的变压器油中溶解气体含量预测

为了对变压器的运行状态和潜伏性故障进行有效预测,提出了基于遗传程序设计(GP)的变压器油中溶解气体浓度的预测方法.结合变压器运行实例,分别给出了变压器油中7种主要气体的预测模型,并与灰色模型及其改进形式进行比较.对比分析结果表明,在同为小样本训练数据的情况下,GP比灰色模型的预测精度更高.     

变压器绝缘故障预测诊断的方法

根据灰色系统理论,把电力变压器油中溶解气体含量视为灰色量,利用有限的故障数据,按照灰色预测的方法,对数值进行初值化和一次累加生成等处理,建立灰色预测模型群即GM(1,1)模型,对电力变压器运行时间内的状态进行精密诊断和故障预报。     

基于组合函数和遗传算法最优化离散灰色模型的电力负荷预测

鉴于传统DGM(1,1)模型建模过程中假定原始数据序列服从近似指数增长规律,且以数据序列的第1个数据保持不变得出预测结果的缺陷,利用组合函数"对数-幂函数"对原始数据进行处理,使其符合灰色预测模型的建模规律,引入遗传算法寻求离散灰色模型初始迭代值的最优解,建立了基于组合函数和遗传算法改进的离散灰色模型。负荷预测案例得出所建模型的平均相对误差(MAPE)为0.892%,而GM(1,1)预测的MAPE为1.580%,DGM(1,1)预测的MAPE为1.343%,证明该改进模型有效提高了预测精度。     

应用支持向量机的变压器故障组合预测

对变压器油中溶解气体进行预测有助于及时预测变压器的故障。提出一个基于支持向量机(support vector machine,SVM)的变压器故障组合预测模型及其求解步骤。在预测过程中,首先利用多个单一预测方法如线性模型、指数模型、乘幂模型、非等间隔灰色GM(1,1)模型和非等间隔灰色Verhulst模型构成预测模型群,对原始油中溶解气体数据进行拟合。然后,将预测模型群的拟合结果作为支持向量机回归模型的输入进行2次预测,形成变权重的组合预测。该文对基于SVM的组合预测过程和参数计算进行了详细地探讨。通过2个实例证明了该文提出的组合预测模型能较好地平衡拟合和外推,在某种程度上解决了传统方法拟合优而外推差的问题。此外,通过与多种预测方法进行比较,基于支持向量机的变压器故障组合预测模型的预测精度明显优于单一预测模型和其它的组合预测模型。     

基于小波分解的变压器油中故障气体预测方法

变压器油中溶解气体浓度值具有随机振荡性,且有一些测量误差,是预测气体浓度的难点。提出一种基于小波分解的气体浓度预测方法,将气体浓度数据进行小波分解,趋势部分使用GM(1,1)模型预测,细节部分使用AR(2)模型预测,对预测数据进行小波重构得到原时间序列的预测结果,并给出了未来时刻溶解气体浓度在一定置信度下的变化区间。数值试验结果显示,此方法预测结果比灰色预测模型准确,且误差近似服从均值为0的正态分布。     

非等间隔GM(1,1)幂模型在变压器故障气体预测中的应用

电力变压器运行的安全可靠性对于电网稳定有着关键影响。以油浸式变压器为例,考虑到变压器故障气体监测中存在的采集技术局限与完备性差的现状,对IEC三比值法所需要的五种主要故障特征气体溶解度大小进行预测,为后续的故障诊断提供数据分析基础。针对变压器故障气体色谱分析中气体浓度数据采集的不完备性与小样本特征,引入非等间隔GM(1,1)幂模型,并基于遗传算法对背景值及幂指数进行协同优化,分别建立变压器内不同种气体的气体溶解度灰色预测模型。实验证明:相较现有常见基于灰色模型的变压器预测方法,例如基于GM(1,1)模型与Verhulst模型的方法,所提方法能有效地提高模拟精度及预测精度,而且模型不拘泥于基础数据的等间隔连贯性,具有较好的实用性及适应性。     

变压器油中故障特征气体体积分数的预测

变压器是电力系统的重要设备,变压器油中溶解的故障特征气体体积分数是其进行绝缘故障诊断的重要依据。变压器油中气体体积分数的预测是周期性测试的重要补充。应用灰色多变量模型,对变压器油中溶解的5种主要特征气体,即氢气、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔建立了MGM(1,5)模型,充分考虑了各种气体之间的相互影响,克服了常用预测方法在预测时只考虑某个特征参数或单独考虑几个特征参数发展变化的不足。通过预测实例分析,将MGM(1,5)模型的计算结果与相应GM(1,1)模型的计算结果比较,验证了该模型的准确性和有效性。     

基于二次维数约简的油中溶解气体浓度预测

针对变压器油中溶解气体浓度的检测问题,提出基于二次维数约简的油中溶解气体浓度预测模型。首先,采用互信息变量选择方法选取预测模型的输入变量;然后,对输入变量进行相空间重构,采用核主元分析对重构相空间进行特征提取,达到数据降维、滤除数据噪声、消除变量间相关性的目的,并用Renyi熵信息测度确定核主元分析的模型参数;最后,将核主元分析提取的主元变量作为核极限学习机的输入,建立变压器油中溶解气体浓度的预测模型。与灰色预测模型、仅变量选择的预测模型、仅特征提取的预测模型的对比实验结果表明,所提出的基于二次维数约简的油中溶解气体浓度预测模型具有较优的预测精度和泛化能力。     

改进灰色GM(1,1)模型的EAST快控电源输出电流预测

针对非模型PID控制难以克服参数变化、时滞的固有缺陷,为优化托卡马克装置中应对等离子体垂直不稳定位移的主动反馈控制,通过改进灰色GM(1,1)预测模型对基于级联H桥拓扑的EAST快控电源的输出电流进行准确预测以优化控制参数。灰色GM(1,1)预测模型适用于小样本、贫信息系统,所需建模样本少、计算简易。预测拟合序列的差异导致在对输出电流的上凸序列进行灰色GM(1,1)建模时存在较大预测误差,选用一种将上凸序列轴对称变换为上凹序列并建立非等间距灰色GM(1,1)预测模型的数据变换方法,同时利用样本点给出了非等间距序列的预测时刻的估计式。基于该改进灰色GM(1,1)预测模型,推导了预测模型的建模过程,通过仿真比较两种灰色GM(1,1)预测模型对电源输出电流的预测误差,改进后突变段预测误差率降低至10%以下,并在实例分析中验证改进灰色GM(1,1)预测模型的有效性。     

改进型灰色模型在铅蓄电池失效预测中的应用

铅酸蓄电池作为装甲车辆的启动和辅助电源,其性能状况直接影响着供电系统的安全稳定运行.在对现有铅酸蓄电池灰色预测模型深入分析的基础上,针对GM(1,1)模型要求原始数据序列等时距的局限性,提出了基于拉格朗日插值法等时距优化处理的数据序列的GM(1,1)预测模型,为判断蓄电池是否失效提供依据,避免了传统的容量试验带来的弊端...     

基于改进灰色GM(1,1)模型的轨道电路故障预测

ZPW-2000A轨道电路在保障列车安全运行过程中发挥着重要作用，一旦出现故障将造成不可预估的后果。因此，对轨道电路进行故障预测具有重要意义。本文提出改进的灰色GM(1,1)预测模型对轨道电路红光带现象进行预测分析，解决了传统灰色GM(1,1)预测模型预测精度低、存在一定误差等问题。通过引入弱化因子降低原始数据波动带来的预测误差，并应用矩形法对传统模型的背景权值进行优化，基于遗传算法求得约束条件下的最佳背景参数，得到改进的GM(1,1)预测模型。结合铁路局信号车间采集到的轨出电压数据验证改进预测模型的性能，结果表明，相比于传统灰色GM(1,1)模型，改进后的模型平均相对误差降低了28.3%，具有更高的预测精度和实用价值。     

基于灰关联加权组合模型的电力负荷预测研究

针对灰色系统理论中的预测模型(简称GM(1,1)模型)不太适于中长期负荷预测的不足,以及由历史负荷数据的不同时段建模形成预测灰区间的特点,提出了灰关联加权组合修正方法。从历史负荷与其拟合数值的灰关联度挖掘出负荷发展的“远、近”趋势,对灰区间值进行加权组合,大大提高了GM(1,1)模型的预测精度。使用该方法对某一地区未来几年的负荷预测得到了较为理想的结果,说明该方法对中长期负荷预测非常有效,弥补了GM(1,1)模型在该领域内使用的缺陷,具有一定的理论价值和实际应用价值。     

基于灰色预测的静止同步补偿器控制

针对模型参数变化和噪声干扰的静止同步补偿器(STATCOM)单机无穷大系统,提出了一种基于灰色预测的无功电流控制。运用GM(1,1)模型预测下一时刻的无功电流,并根据STATCOM非线性数学模型建立了系统无功补偿电流的控制模型。从而将无功电流灰色预测控制补偿到PID控制中,利用来色系统理论进行预报,具有不必完全知道被控对象结构、参数和特性的优点,这对于像STATCOM这样大型非线性系统的预测控制实现非常有利。仿真结果表明,该方法比传统的PID控制具有更强的跟踪能力和鲁棒性。     

基于灰关联分段优选组合模型的短期电力负荷预测研究

针对已有GM(1,1)灰色预测模型在数据波动、突变和转折等不确定情况下预测精度较低的问题,提出一种基于灰关联分段优选组合模型的短期电力负荷预测模型。基于GM(1,1)模型在平滑上升和下降区段预测效果好、而一天的用电负荷可划分为几个峰谷区段的特点,对预测日进行灰关联分段和优选组合,避免出现由于初始条件选择不当而将误差引入模型并被逐步放大的风险;同时,通过组合不同角度GM(1,1)模型,解决负荷的多因素影响。经广西贵港市实际工程验证,本模型预测平均误差在3%左右,预测精度有明显提高,完全可满足该地区短期电力负荷预测的实际要求。     

基于改进灰色模型的蓄电池剩余容量预测

蓄电池作为直流系统交流停电时的后备电源,其剩余容量直接影响了直流系统的安全运行。在对现有灰色预测模型进行深入研究的基础上,将遗传算法引入到GM(1,1)模型中,对此加以改进,提出了一种新的基于遗传算法的蓄电池剩余容量灰色预测模型。预测实例表明,基于遗传算法的蓄电池剩余容量改进灰色预测模型比传统的GM(1,1)预测模型具有更高的模型精度,能够满足工程需要。该方法可减少传统的电池容量放电实验次数,从而延长了蓄电池的使用寿命。     

基于灰色模型的多电平逆变器的预测控制

建立多电平逆变器闭环控制的非线性动态行为模型,使用灰色系统理论的灰色模型GM(1,1)建模方法,对多电平逆变器输出信号测量值在线新陈代谢灰色滤波及单步预测,与逆变器的输入给定信号综合得到控制误差,实现多电平逆变器的PID预测控制。仿真与实验结果表明,基于灰色系统模型的多电平逆变器预测控制具有算法容易实现,鲁棒性好等特点,提高了系统的控制品质。