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一种基于PCA-CNN-LVQ的电压暂降源识别方法 

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申请/专利权人:国网江苏省电力有限公司南京供电分公司;国网江苏省电力有限公司

摘要:本发明公开一种基于PCA‑CNN‑LVQ的电压暂降源识别方法,包括以下步骤:步骤1,构建并训练PCA‑CNN‑LVQ模型:步骤101,采集电压暂降源的电压暂降数据作为样本;步骤102,采用主成分分析法PCA对电压暂降数据进行降维;步骤103,将降维后的电压暂降数据输入到卷积神经网络CNN中提取电压暂降数据特征;步骤104,将电压暂降数据特征输入到学习矢量量化神经网络LVQ中对LVQ进行分类训练;步骤2,通过训练好的PCA‑CNN‑LVQ模型对待识别的电压暂降数据进行分类,得到待识别电压暂降数据的电压暂降类型。本发明提升识别电压暂降类型的准确性。

主权项:1.一种基于PCA-CNN-LVQ的电压暂降源识别方法,其特征在于,所述识别方法包括以下步骤:步骤1,构建并训练PCA-CNN-LVQ模型:步骤101,采集电压暂降源的电压暂降数据作为样本;步骤102,采用主成分分析法PCA对电压暂降数据进行降维;步骤103,将降维后的电压暂降数据输入到卷积神经网络CNN中提取电压暂降数据特征;卷积神经网络CNN由一个输入层,两个卷积层C1、C2,两个池化层P1、P2,一个Flatten层和全连接层FC1构成;降维后的电压暂降数据输入到CNN的输入层中,从输入层到卷积层C1,卷积层C1应用多个卷积核对输入张量进行卷积处理,从卷积层C1输出的张量输入到池化层P1,池化层P1输出张量到卷积层C2进行卷积处理,从卷积层C2输出的张量输入到池化层P2,池化层P2输出张量经Flatten层输入至全连接层FC1;输入层中输入数据大小为为大于5的正整数;卷积层C1使用32个卷积核,大小为5px*5px*3,滑动步长为1px,填充模式是SAME边缘填充;卷积层C2使用64个卷积核,大小为5px*5px*3,滑动步长为1px,填充模式是SAME边缘填充;池化层P1和P2,应用核大小为3px*3px*3,滑动步长为3px,采用最大池化;输入的的张量经过卷积层C1的32个卷积核后输出的张量;卷积层C1输出的的张量输入至池化层P1,经过池化层P1的应用核后,输出h1*b1*32的张量,其中,floor表示向下取整;经过池化层P1输出的h1*b1*32张量输入到卷积层C2,经过卷积层C2的64个卷积核后得到张量为h1*b1*64;卷积层C2输出的h1*b1*64张量,经过池化层P2输出h2*b2*64的张量,其中,在池化层P2和全连接层FC1之间设置Flatten层通过Flatten函数将池化层P2的输出张量转化为的张量输入至全连接层FC1;步骤104,将电压暂降数据特征输入到学习矢量量化神经网络LVQ中对LVQ进行分类训练;学习矢量量化神经网络LVQ包括输入层,竞争层和输出层,输入层得到卷积神经网络CNN输出的电压暂降数据特征后,将其输入竞争层,竞争层中的每个神经元更新其自身的参考向量和学习速率;步骤104包括:步骤1041,初始化:给竞争层中的第p个神经元的参考向量wp0赋予随机数,确定初始学习速率η0和训练迭代总次数tm,其中,η0∈0,1;步骤1042,迭代计数器从t=0开始计数;步骤1043,对于每次迭代,输入训练的电压暂降数据特征作为输入向量y,计算输入向量y与其他神经元参考向量wpt之间的欧式距离d,d=argmin||y-wpt||,欧式距离最短的神经元参考向量所在的神经元为赢家神经元;步骤1044,更新学习速率: 其中,ηt为第t次迭代时的学习速率,η0为初始学习速率,t为当前迭代次数,tm为迭代总次数;步骤1045,将参考向量进行更新,得到每一次迭代时的参考向量:wpt+1=wpt+ηty-wpt正确分类wpt+1=wpt-ηty-wpt错误分类其中,wpt表示第t次迭代时的参考向量,wpt+1表示第t+1次迭代时的参考向量;ηt为第t次迭代时的学习速率;步骤1046,当达到终止条件时,停止迭代,否则继续迭代;终止条件为:迭代次数t达到最大tm或者实现了分类率;停止迭代后,得到竞争层处理过后的张量,输出到输出层中,最后输出层只有一个神经元输出为1,其余均输出为0,输出为1的神经元所在的类型就是预测输入向量的类型;步骤2,通过训练好的PCA-CNN-LVQ模型对待识别的电压暂降数据进行分类,得到待识别电压暂降数据的电压暂降类型。

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