[发明专利]一种基于混合采样和代价敏感的配电变压器故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于混合采样和代价敏感的配电变压器故障诊断方法，其特征在于，包括：

采集变压器正常状态和不同故障状态下的振动数据，对所有的样本数据进行特征提取，构成新的样本集；

对所述特征提取后得到的样本集进行混合采样，采用Tomek Links对过采样后产生的新样本集进行数据清洗，并将其按6∶1比例分成训练集和测试集；

引入代价因子，构造代价敏感的多分类SVM，利用所述训练集训练所述多分类SVM；

利用所述测试集验证训练过的代价敏感多分类SVM分类器的分类效果，将验证过的分类器应用于配电变压器的故障诊断。

2.如权利要求1所述的基于混合采样和代价敏感的配电变压器故障诊断方法，其特征在于：所述提取的特征包括时域、频域、时频域特征。

3.如权利要求1或2所述的基于混合采样和代价敏感的配电变压器故障诊断方法，其特征在于：所述时域特征包括均方根、标准差、峰顶、均方根熵估计量、波形熵、峰度、偏度、波峰因数、脉冲系数。

4.如权利要求1或2所述的基于混合采样和代价敏感的配电变压器故障诊断方法，其特征在于：利用快速傅立叶变换对所述频域特征进行提取，所述快速傅立叶变换的计算公式包括，

其中，z(t)为t时刻的时域信号，z(f)表示频率为f的频域信号。

5.如权利要求1或2所述的基于混合采样和代价敏感的配电变压器故障诊断方法，其特征在于：所述时频域特征提取过程包括，

分别识别信号z(t)的所有局部极大值和最小值，然后用三次样条线将所有的局部极大值连接起来形成上包络线，对局部极小点重复相同的步骤以形成下包络线；

将上下包络值的平均值表示为μ₁，计算信号z(t)与μ₁的差值：

η₁(t)＝z(t)-μ₁

判断η₁(t)是否满足以下条件：极值数和零交叉数相等或至多有一个差值；上、下包络线相对于0局部对称；

当满足这两个条件时，η₁(t)成为信号z(t)的第一个IMF分量：

IMF₁(t)＝η₁(t)

否则，将η₁(t)视为原始信号z(t)，返回步骤1；

计算残差r₁(t)，公式如下：

r₁(t)＝z(t)-IMF₁(t)

如果r₁(t)是单调函数，则停止分解，否则，r₁(t)被当作原始信号z(t)；

重复以上步骤，并获取所有IMF：IMF₁(t)，IMF₂(t)，...，IMF_M(t)，以及最终残差r_M(t)，此时，原始信号可以表示为：

其中，M表示IMF的数量；

将变压器振动的固有能量特征定义为：

其中，L代表每个IMF中的实例数。

6.如权利要求1所述的基于混合采样和代价敏感的配电变压器故障诊断方法，其特征在于：所述新样本集包括，

X＝{(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，...，(x_m，y_m)}

其中，x_i为提取的多域特征向量，y_i表示变压器的不同运行状态，包括正常状态、铁芯压紧力变松故障和绕组变形故障。