海底觀測網(wǎng)電力系統(tǒng)供電海纜易發(fā)生絕緣故障,由于其在海底極端環(huán)境下運行,實現(xiàn)高精度的電纜故障定位,對于降低其維修成本至關重要。基于海底觀測網(wǎng)電能監(jiān)控系統(tǒng)實時采集的電氣測量參數(shù),本文提出了基于主成分分析（Principal Components Analysis, PCA）和長短期記憶（Long Short-Term Memory, LSTM）網(wǎng)絡的供電海纜高阻故障定位方法,先使用PCA進行數(shù)據(jù)降維,再將處理后的數(shù)據(jù)輸入LSTM網(wǎng)絡進行訓練,捕獲多源數(shù)據(jù)的時間特征,挖掘電力系統(tǒng)故障特征與電氣參數(shù)之間的對應關系,實現(xiàn)海纜故障精確定位。通過在海底觀測網(wǎng)原型系統(tǒng)上的實驗證明,該方法經(jīng)K折交叉驗證方法（K-fold Cross Validation, K-CV）驗證,準確率可達91%左右,故障定位誤差約為0.4 km。 

【文章來源】：海洋技術學報. 2020,39(03)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

海底觀測網(wǎng)電能監(jiān)控系統(tǒng)軟件界面

常規(guī)ANN僅在層與層之間具有連接，層中的單元沒有連接，網(wǎng)絡不傳輸時間信息，因此處理時間序列性能較差。而RNN則充分利用輸入數(shù)據(jù)的時間信息，其中各隱藏層細胞之間的連接在同一層內(nèi)形成有向循環(huán)[21]（如圖2所示）。對于給定的輸入端數(shù)據(jù)，表示為可以通過如下的前向計算公式（1）和式（2）計算出其通過一個標準RNN后的隱藏層序列和輸出層序列。其中，W表示權重系數(shù)矩陣（例如Wxs表示輸入層到隱藏層的權重系數(shù)矩陣），b表示各層的偏置向量，f表示激活函數(shù)。

LSTM網(wǎng)絡在RNN網(wǎng)絡中引入了一個長短期記憶功能塊，以記住長時間或短時間情況下的梯度值[23]。具體來說，RNN網(wǎng)絡的隱藏單元被包含輸入、輸出和遺忘三個門的LSTM功能塊所取代，這三個門用于控制數(shù)據(jù)流入或流出其細胞存儲的過程。具體的LSTM功能塊如圖3所示。其中，i,f,o分別代表輸入門、遺忘門和輸出門；c代表細胞狀態(tài)；s表示隱藏層序列；W表示權重系數(shù)矩陣，b表示偏置項；tanh和σ分別表示正切激活函數(shù)和sigmoid激活函數(shù)。LSTM功能塊的具體推導公式如下：

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3625395