[发明专利]基于SVM的小样本继电保护可靠性参数估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种继电保护可靠性参数估计方法，尤其是涉及一种基于SVM的小样本继电保护可靠性参数估计方法。

背景技术

在智能变电站中，采样和跳闸方式的变革，导致保护装置的结构发生了很大变化[1]。为了准确评估保护系统的可靠性，需要获得这些新型装置的可靠性基础参数。目前，继电保护可靠性参数估计多采用最小二乘估计方法，如文献[2]利用最小二乘估计获得不完整截尾数据的生存度函数，文献[3]利用最小二乘法及平均秩次法估算继电保护装置寿命的分布函数，文献[4]应用最小二乘法估计威布尔分布的参数。但是，由于保护系统属于高可靠系统，实践中能够获得的失效样本数量很少[5]。智能变电站系统投运时间不长，样本容量小的问题更为突出。在小样本条件下，最小二乘估计会产生多重相关性，很容易影响参数估计的精确性和稳定性[6]。因此，建立一套在小样本条件下对保护装置可靠性参数进行科学估计的方法，是对智能变电站保护系统可靠性进行正确分析和客观评价的前提。

为了改进小样本参数估计的精度，一种解决思路是利用先验知识。文献[7]提出一种Bayes方法，可有效结合小样本下多种来源、多种形式的先验信息，得到较完整的后验信息，不需很大的子样也能得到较好的概率估计值。但由于继电保护运行的特殊性，其先验信息同样缺乏。由于智能变电站中保护装置的结构形态发生了很大变化，使其难以利用常规保护的先验信息。如果先验分布不准确，将直接影响参数估计结果，这是该方法的主要问题。另一种常用方法是设法扩大样本容量。文献[8]利用Bootstrap方法将小样本问题转化为大样本问题来估计负荷模型参数的近似分布。但该方法被估参数的均值过分依赖原始样本，容易产生参数偏移，不利于参数估计的稳健性，如文献[9]通过实例说明了小子样下Bootstrap方法仿真可能带来很大偏差。

其中文献[1]：张沛超,高翔.数字化变电站系统结构[J].电网技术,2006,24:73-77.

文献[2]：Rausand M,Hoyland A.System reliability theory:models,statistical methods,and applications[M].New York:John Wiley Sons,2004.

文献[3]：徐岩,白静,戴志辉.一种基于威布尔分布的继电保护装置可靠性分析的新方法[J].华北电力大学学报(自然科学版),2012,04:15-19.

文献[4]：戴志辉,王增平,焦彦军,等.基于缺陷分析的保护装置可靠性评价研究[J].电力系统保护与控制,2013,12:54-59.

文献[5]：戴志辉.继电保护可靠性及其风险评估研究[D].华北电力大学,2012.

文献[6]：张恒喜,郭基联,朱家元.小样本多元数据分析方法及应用[M].西北工业大学出版社,2002.

文献[7]：王成山,谢莹华.基于双层同构贝叶斯网络模型的配电网可靠性评估[J].电网技术,2005,07:41-46.

文献[8]：韩冬,马进,贺仁睦.基于Bootstrap的实测负荷模型参数优选[J].电工技术学报,2012,27(8):141-146.

文献[9]：段晓军,王正明.小子样下的Bootstrap方法[J].弹道学报,2003,15(3):1-5。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于SVM的小样本继电保护可靠性参数估计方法，可以有效克服因智能变电站投运时间不长、先验知识和统计样本极为缺乏的问题，有助于对保护系统可靠性进行客观的分析与评价。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于SVM的小样本继电保护可靠性参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用经验公式，计算原始失效样本的经验可靠度，并做线性化处理；

2)采用SVM算法，对失效数据做回归，并预测生成新的扩大样本；

3)对原始失效数据进行线性拟合，获得的参数估计值作为新的迭代初值；

4)对扩充后的新样本，做最小二乘法拟合，得到最终的可靠性参数估计结果。

Weibull分布是可靠性工程中非常重要的一种分布模型^]，由于它可以描述出设备在整个寿命周期内故障率变化的浴盆曲线，近年来成为设备寿命可靠性分析中使用最广泛的模型之一。利用双参数Weibull分布描述保护装置的可靠性分布已获得众多研究的支持。所述的利用经验公式，计算原始失效样本的经验可靠度R(t)具体如下：