[发明专利]变电站接地网运行阶段及运行寿命预测方法及装置

权利要求书

1.一种变电站接地网运行阶段及运行寿命预测方法，其特征在于，包括：

构建步骤，获取各类初始数据，构建原始样本集；

提取步骤，基于原始样本集特点，总结提取特征变量；

聚类步骤，考虑现有数据特征，采用 K-medoids 法对原始样本集进行聚类；

预测步骤， 包括：

采用 bootstrap 抽样技术从已分类的各样本集中均匀抽取 N 个训练集，每个训练集的大小为单类数据集的 2/3，每次抽样有 1/3 的数据未被抽中；未被抽中的袋外数据作为测试集，可进行内部误差估计，产生 OOB 误差；

为每个训练集分别建立分类回归树，产生由 N 棵 CART 决策树组成的森林；在每棵树生长过程中，从全部 M 个特征变量中随机抽选 m 个，在这 m 个属性中根据 Gini 系数最小原则选出最优属性进行内部节点分支，其中 m≤M；汇总各类 N 棵决策树形成随机森林模型；利用测试集数据对随机森林模型进行测试；综合模型的测试结果，采用投票的方式得出最终的接地网腐蚀状态预测结果；其中，随机森林的规模和分裂时的特征维数 m 的设计需根据预测结果调整 N 的大小；

将待预测的变电站接地网特征变量载入随机森林模型，求取各棵树输出的平均值，得到接地网腐蚀状况的评分预测结果；

不断改变特征变量中的运行时间，获得评分结果与运行时间的关系；结合 K-medoids法对原始样本集聚类的结果划分出预测结果的对应阶段，得出变电站接地网运行阶段与运行时间的关系作为运行阶段的预测结果；推导出运行寿命的预测结果。

2.根据权利要求1所述的变电站接地网运行阶段及运行寿命预测方法，其特征在于，所述构建步骤，具体为：

获取变电站的新建、投运、维护、停运各时间段内进行接地网检修时接地网的腐蚀状况数据，并进行整理；

将腐蚀状况数据与接地网检修时的腐蚀状况配对以组成样本，利用不同变电站、不同时间段的样本构成原始样本集。

3.根据权利要求2所述的变电站接地网运行阶段及运行寿命预测方法，其特征在于，所述提取步骤，具体为：

基于腐蚀状况数据的特点和原始样本集的获取过程，总结提取影响变电站接地网运行阶段与运行寿命的若干个特征变量；所述特征变量包括变电站电压等级、变电站运行时间、接地网材质、变电站所属地区年均雷暴发生次数、土壤含水量、土壤 pH 值、接地网防腐措施、人为因素中的一种或多种；

以 1~10 为分值表示对变电站接地网进行检修时接地网腐蚀故障的严重程度；其中，分值越高，说明变电站接地网的腐蚀状况越严重；

分别以 1~10 为分值表示每个特征变量对接地网腐蚀的影响；其中，与某一特征变量相应的分值越高，说明该特征变量对变电站接地网的影响越大；

调整原始样本集的数据结构和数据格式。

4.根据权利要求3所述的变电站接地网运行阶段及运行寿命预测方法，其特征在于，所述聚类步骤中，K-medoids 法的聚类过程包括：

步骤 S31，整理样本，对样本数据进行初步处理，选用合适的数据结构存储训练数据和测试元组，将初步处理好的样本作为对象集X，输入指定聚类类数k，并在 X 中随机选取 k个点作为初始的 medoid；

步骤 S32，根据距离最近原则将剩余数据对象分配到最接近的 medoid，从而形成一类；

步骤 S33，在每一类中计算每个点与类中其他对象距离的和值，选出和值最小的点作为新的 medoid；

步骤 S34，反复执行步骤 S32 和步骤 S33 直至满足 medoid 不再发生变化为止。