2多頻超聲波信號與界面張力之間的相關性分析

2.1多(duo)頻超聲波信號的幅頻響應分析

實驗共(gong)選(xuan)取175組不同(tong)界(jie)(jie)面(mian)張力的變壓(ya)器油(you)進行實驗。圖4為超聲(sheng)波(bo)接收(shou)器接收(shou)到的三相信號的幅頻響應(ying)圖，所(suo)選(xuan)取的5組變壓(ya)器油(you)樣的界(jie)(jie)面(mian)張力值分別為27.8、32.3、36.1、41.1、55.9mN/m.

圖4多(duo)頻超聲波幅頻響應圖

圖4（a）為(wei)(wei)(wei)(wei)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)接(jie)(jie)收(shou)器(qi)T1接(jie)(jie)收(shou)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)L1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)頻(pin)(pin)響應，可(ke)以觀(guan)察到在同一檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)頻(pin)(pin)率(lv)下(xia)，界(jie)(jie)面(mian)張力(li)值(zhi)(zhi)越(yue)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)壓器(qi)油(you)樣(yang)(yang)對應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)越(yue)大，即變(bian)(bian)(bian)(bian)壓器(qi)油(you)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)界(jie)(jie)面(mian)張力(li)值(zhi)(zhi)與(yu)L1相(xiang)(xiang)(xiang)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)存在正相(xiang)(xiang)(xiang)關關系(xi)。所選(xuan)取的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)5組油(you)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)L1相(xiang)(xiang)(xiang)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)趨(qu)勢(shi)(shi)(shi)大致相(xiang)(xiang)(xiang)同，即隨著超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)頻(pin)(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，L1相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)逐漸(jian)增(zeng)大，且L1相(xiang)(xiang)(xiang)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)較為(wei)(wei)(wei)(wei)明顯(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)頻(pin)(pin)率(lv)段(duan)(duan)為(wei)(wei)(wei)(wei)中(zhong)頻(pin)(pin)段(duan)(duan)700——850kHz,低頻(pin)(pin)段(duan)(duan)590——700kHz和(he)高頻(pin)(pin)段(duan)(duan)850——1000kHz的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增(zeng)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)較為(wei)(wei)(wei)(wei)平(ping)穩（不(bu)同界(jie)(jie)面(mian)張力(li)值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)壓器(qi)油(you)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)L1相(xiang)(xiang)(xiang)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)差較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)段(duan)(duan)為(wei)(wei)(wei)(wei)高頻(pin)(pin)段(duan)(duan)）。L1相(xiang)(xiang)(xiang)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)為(wei)(wei)(wei)(wei)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)在待測(ce)(ce)介003質變(bian)(bian)(bian)(bian)壓器(qi)油(you)界(jie)(jie)面(mian)反(fan)射傳(chuan)播(bo)被接(jie)(jie)收(shou)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)，可(ke)以作為(wei)(wei)(wei)(wei)分析變(bian)(bian)(bian)(bian)壓器(qi)油(you)界(jie)(jie)面(mian)張力(li)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)準信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)。圖4（b）所示(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)L2相(xiang)(xiang)(xiang)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)隨檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)頻(pin)(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)趨(qu)勢(shi)(shi)(shi)與(yu)L1相(xiang)(xiang)(xiang)一致，但變(bian)(bian)(bian)(bian)壓器(qi)油(you)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)界(jie)(jie)面(mian)張力(li)值(zhi)(zhi)與(yu)L2相(xiang)(xiang)(xiang)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)存在負(fu)相(xiang)(xiang)(xiang)關關系(xi)。圖4（c）所示(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)L3相(xiang)(xiang)(xiang)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)趨(qu)勢(shi)(shi)(shi)和(he)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)、界(jie)(jie)面(mian)張力(li)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系(xi)都與(yu)L1相(xiang)(xiang)(xiang)有所不(bu)同。通過觀(guan)察可(ke)以得到，L3相(xiang)(xiang)(xiang)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)響應曲線呈現(xian)出比(bi)較明顯(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“凹”字形，即在中(zhong)頻(pin)(pin)段(duan)(duan)呈現(xian)“凹槽”狀，低頻(pin)(pin)段(duan)(duan)和(he)高頻(pin)(pin)段(duan)(duan)較為(wei)(wei)(wei)(wei)平(ping)緩，且在整個檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)頻(pin)(pin)率(lv)范圍內(nei)，不(bu)同界(jie)(jie)面(mian)張力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)壓器(qi)油(you)樣(yang)(yang)對應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)L3相(xiang)(xiang)(xiang)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)差值(zhi)(zhi)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)不(bu)明顯(xian)(xian)。

2.2多(duo)頻超聲波信號的相頻響(xiang)應分析

圖(tu)(tu)5為(wei)超(chao)(chao)聲波接(jie)(jie)收(shou)(shou)器T1和(he)T2接(jie)(jie)收(shou)(shou)的(de)(de)(de)5組(zu)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)界面(mian)張(zhang)力(li)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)壓器油樣的(de)(de)(de)L1、L2和(he)L3三相(xiang)(xiang)(xiang)超(chao)(chao)聲波信號的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)頻響(xiang)應(ying)圖(tu)(tu)。從(cong)圖(tu)(tu)5（a）中可以(yi)觀察到，由(you)超(chao)(chao)聲波接(jie)(jie)收(shou)(shou)器T1接(jie)(jie)收(shou)(shou)的(de)(de)(de)信號L1的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)變(bian)(bian)化趨勢(shi)大致相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)(tong)(tong)(tong)，且均在(zai)(zai)707.9、843.4kHz和(he)696.6、832.1kHz處相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)分別出現2次的(de)(de)(de)谷值(zhi)(zhi)和(he)峰(feng)值(zhi)(zhi)。如圖(tu)(tu)5（b）所示，與基準信號L1相(xiang)(xiang)(xiang)信號相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)，雖然不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)界面(mian)張(zhang)力(li)的(de)(de)(de)油樣對應(ying)的(de)(de)(de)L2信號的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)圖(tu)(tu)皆(jie)分別存在(zai)(zai)2個谷值(zhi)(zhi)和(he)峰(feng)值(zhi)(zhi)，但各(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)所對應(ying)的(de)(de)(de)頻率(lv)點分布由(you)于界面(mian)張(zhang)力(li)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)而各(ge)有不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)。由(you)圖(tu)(tu)5（c）可以(yi)觀察到L3相(xiang)(xiang)(xiang)信號的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)變(bian)(bian)化趨勢(shi)，在(zai)(zai)檢測(ce)頻率(lv)范(fan)圍內(nei)，不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)界面(mian)張(zhang)力(li)的(de)(de)(de)油樣在(zai)(zai)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)頻譜上出現峰(feng)值(zhi)(zhi)和(he)谷值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)次數(shu)也不(bu)(bu)(bu)盡(jin)相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)(tong)(tong)(tong)。

這是由于(yu)2個超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波接(jie)收(shou)器所接(jie)收(shou)到的(de)三相(xiang)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波信(xin)號(hao)傳播所經過(guo)的(de)路(lu)徑和周期不(bu)同，導(dao)致(zhi)對(dui)(dui)應(ying)的(de)相(xiang)角(jiao)不(bu)同。L2和L3的(de)相(xiang)頻響應(ying)圖變化趨勢無相(xiang)對(dui)(dui)明顯的(de)變化規律，但超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波信(xin)號(hao)在傳播過(guo)程中(zhong)由于(yu)發生超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)弛豫、吸收(shou)、散射(she)等現(xian)象導(dao)致(zhi)相(xiang)角(jiao)的(de)不(bu)同，其(qi)信(xin)息包含在相(xiang)位頻譜中(zhong)，對(dui)(dui)于(yu)分(fen)析變壓器油界面張力具有(you)重要作用。

綜(zong)合以(yi)上對幅頻(pin)響(xiang)應和相(xiang)頻(pin)響(xiang)應所做(zuo)的(de)分(fen)析(xi)可知，在(zai)不同檢測頻(pin)率下，超聲(sheng)波(bo)信(xin)號的(de)幅值(zhi)和相(xiang)位(wei)信(xin)息(xi)都(dou)能夠(gou)體(ti)現超聲(sheng)波(bo)信(xin)號在(zai)待測介質變壓(ya)(ya)器油(you)中傳播時的(de)聲(sheng)衰(shuai)減(jian)情況(kuang)，即通過(guo)分(fen)析(xi)超聲(sheng)波(bo)信(xin)號在(zai)變壓(ya)(ya)器油(you)中傳播的(de)幅值(zhi)、相(xiang)位(wei)等信(xin)息(xi)可分(fen)析(xi)變壓(ya)(ya)器油(you)的(de)品質信(xin)息(xi)。

圖(tu)5多頻超(chao)聲波相頻響應圖(tu)

3基于神經網絡的變壓器油界面張力預測模型的建立

3.1多頻超聲(sheng)波數據的降(jiang)維預處(chu)理

多頻超聲平臺(tai)檢測175組油(you)樣后得到的(de)(de)超聲波(bo)信(xin)號數據為包(bao)含超聲波(bo)信(xin)號的(de)(de)幅值(zhi)、相位、聲速和飛行時間在內的(de)(de)242維(wei)(wei)數據，為避免在回歸預(yu)測時由于(yu)高維(wei)(wei)度(du)(du)數據造成(cheng)的(de)(de)“維(wei)(wei)度(du)(du)災難”等(deng)問題(ti)，在建立變壓(ya)器(qi)油(you)的(de)(de)界面(mian)張(zhang)力預(yu)測模型前，采(cai)(cai)取KPCA對采(cai)(cai)集到的(de)(de)242維(wei)(wei)數據進行降(jiang)維(wei)(wei)處(chu)理。

不同特征值個(ge)數(shu)對應的(de)(de)累計(ji)方差貢(gong)(gong)獻(xian)率(lv)如圖6所示，在(zai)能夠(gou)保(bao)留原始多維(wei)(wei)數(shu)據的(de)(de)最大(da)信(xin)息的(de)(de)基礎上，得到累計(ji)方差貢(gong)(gong)獻(xian)率(lv)為99%的(de)(de)103維(wei)(wei)數(shu)據，作(zuo)103姚遠(yuan)，等：基于KPCASSAENN的(de)(de)變壓器(qi)油界面(mian)張(zhang)力預測(ce)為回歸預測(ce)模型(xing)的(de)(de)輸入。

3.2人工神經(jing)網絡和(he)參數優(you)化(hua)算法

3.2.1ENN

通(tong)過分析采集到(dao)的(de)(de)(de)多頻超(chao)聲數(shu)據可(ke)知(zhi)變壓器油樣的(de)(de)(de)界面張力值(zhi)同超(chao)聲波信號(hao)幅值(zhi)、相位(wei)等(deng)存在(zai)非線性關(guan)系(xi)。ElmanJL提出的(de)(de)(de)動態遞歸(gui)神經網絡——ENN,包括輸(shu)入層(ceng)、隱含層(ceng)、承接層(ceng)和輸(shu)出層(ceng)。承接層(ceng)可(ke)作短期(qi)存儲，作為延時算子(zi)，進(jin)行內部(bu)反饋和存儲歷(li)史數(shu)據，使(shi)得(de)ENN具(ju)有記(ji)憶功(gong)能。ENN中(zhong)連接權重的(de)(de)(de)隨機設置對(dui)于回歸(gui)預測的(de)(de)(de)結果造成誤差，使(shi)神經網絡在(zai)訓練(lian)的(de)(de)(de)過程中(zhong)難以達到(dao)全局最(zui)(zui)優。圖7展示了神經網絡的(de)(de)(de)均(jun)方誤差隨隱含層(ceng)神經元數(shu)量(liang)增加的(de)(de)(de)變化情況，可(ke)得(de)當神經元數(shu)量(liang)為15時，ENN的(de)(de)(de)均(jun)方誤差最(zui)(zui)小(xiao)，為0.08,所(suo)以隱含層(ceng)和承接層(ceng)的(de)(de)(de)神經元的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)為15.

3.2.2SSASSA是模擬麻(ma)雀群體覓食(shi)和(he)反捕(bu)食(shi)行為(wei)提出的群智能優(you)化算法(fa)。圖8展(zhan)示了SSA優(you)化ENN連接權重的流程。

圖8SSA優化ENN連接(jie)權(quan)重的流程

其步驟(zou)如下：

1）對實驗的(de)175組油(you)樣數據集(ji)進(jin)行訓練(lian)集(ji)和測試集(ji)的(de)劃分。對175組變壓器油(you)樣的(de)超聲波數據集(ji)進(jin)行劃分，隨(sui)機劃分為140組的(de)訓練(lian)集(ji)和35組的(de)測試集(ji)。

2）確(que)定輸(shu)入數據(ju)(ju)和(he)輸(shu)出(chu)數據(ju)(ju)并對(dui)數據(ju)(ju)進行歸一(yi)化處(chu)理。其中，將經過KPCA降維(wei)得到的(de)103維(wei)數據(ju)(ju)作(zuo)為(wei)ENN預(yu)測模型(xing)和(he)SSAENN預(yu)測模型(xing)的(de)輸(shu)入，輸(shu)出(chu)為(wei)145組變壓器油樣(yang)的(de)界面張力值。

歸一(yi)化方法(fa)用于消除幅值、相(xiang)位、聲(sheng)速等不同指標數據之間的(de)量綱影響，將其量化在[0,1]的(de)區間內。歸一(yi)化方法(fa)的(de)公式(shi)為(wei)：

x′=a+x-xmin

xmax-xmin

×（b-a）（6）

式中：x′代(dai)表(biao)在[0,1]區間內量(liang)化后的(de)數(shu)據，x、xmin、xmax分別代(dai)表(biao)樣(yang)本的(de)原始(shi)數(shu)據及原始(shi)數(shu)據的(de)最(zui)小(xiao)值和(he)最(zui)大值，a和(he)b分別代(dai)表(biao)歸一化后的(de)最(zui)大值和(he)最(zui)小(xiao)值；

3）確定ENN的拓撲結構并(bing)對神經網絡的權值(zhi)(zhi)和閾(yu)值(zhi)(zhi)進(jin)行(xing)初始化；

4）根據(ju)ENN的神經網絡結構，計(ji)算出需要優化(hua)的變量(liang)元素個數；

5）SSA參數(shu)的初始(shi)(shi)化。具體(ti)參數(shu)分別為(wei)初始(shi)(shi)麻雀數(shu)，麻雀初始(shi)(shi)位置，發(fa)現者和加入(ru)者的占比情(qing)況，迭(die)代次數(shu)上限值，上、下邊界值，種群警戒值和安全值等參數(shu)；

6）SSA優化(hua)ENN的權值和閾值，適應度函(han)數(shu)設置(zhi)(zhi)為ENN預測的均方誤差(cha)，循環(huan)SSA優化(hua)過程(cheng)，不斷更新麻雀群中(zhong)發現者(zhe)、加入者(zhe)和警戒(jie)者(zhe)的位(wei)置(zhi)(zhi)等參(can)數(shu)直至最大迭(die)代次數(shu)，終止SSA;

7）將SSA優化(hua)后得(de)到的最優權值和閾(yu)值參數(shu)輸出傳遞至ENN,以最優的SSAENN模型訓練和預測數(shu)據。

3.3預測模型的預測效果分(fen)析(xi)

圖9給(gei)出了以(yi)140組樣本(ben)為(wei)訓練集(ji)對(dui)ENN和SSAENN預測(ce)(ce)(ce)模(mo)型進行(xing)訓練后，其(qi)余未參加(jia)訓練的(de)35組樣本(ben)的(de)界面張力預測(ce)(ce)(ce)值(zhi)(zhi)(zhi)。與(yu)測(ce)(ce)(ce)試(shi)集(ji)的(de)界面張力實測(ce)(ce)(ce)值(zhi)(zhi)(zhi)相比(bi)，ENN預測(ce)(ce)(ce)模(mo)型的(de)預測(ce)(ce)(ce)值(zhi)(zhi)(zhi)整體差(cha)值(zhi)(zhi)(zhi)較大(da)，預測(ce)(ce)(ce)差(cha)值(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)為(wei)14.58mN/m,最小為(wei)1.38mN/m;SSAENN預測(ce)(ce)(ce)模(mo)型的(de)整體預測(ce)(ce)(ce)差(cha)值(zhi)(zhi)(zhi)較小，個別變壓器油測(ce)(ce)(ce)試(shi)樣本(ben)的(de)預測(ce)(ce)(ce)差(cha)值(zhi)(zhi)(zhi)較大(da)，預測(ce)(ce)(ce)差(cha)值(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)為(wei)6.08mN/m.

圖9預測值與實測值

圖10為(wei)35組變壓器(qi)油測(ce)(ce)試集樣本相(xiang)對(dui)預(yu)測(ce)(ce)誤差折線(xian)圖，觀察(cha)可得ENN預(yu)測(ce)(ce)模(mo)型(xing)(xing)的相(xiang)對(dui)預(yu)測(ce)(ce)誤差起伏較(jiao)(jiao)大(da)，最(zui)高(gao)達到(dao)39.52%,平均(jun)相(xiang)對(dui)預(yu)測(ce)(ce)誤差為(wei)16.67%,而經過SSA優(you)化后(hou)的SSAENN模(mo)型(xing)(xing)預(yu)測(ce)(ce)誤差起伏相(xiang)對(dui)較(jiao)(jiao)小，大(da)多分布在相(xiang)對(dui)預(yu)測(ce)(ce)誤差為(wei)0的分界(jie)(jie)線(xian)的附近(jin)，平均(jun)相(xiang)對(dui)預(yu)測(ce)(ce)誤差為(wei)6.53%.對(dui)比SSA優(you)化ENN前后(hou)對(dui)界(jie)(jie)面張力(li)的預(yu)測(ce)(ce)效(xiao)果(guo)，ENN預(yu)測(ce)(ce)模(mo)型(xing)(xing)的準確率為(wei)83.33%,SSAENN神經網(wang)絡預(yu)測(ce)(ce)模(mo)型(xing)(xing)的準確率達到(dao)了(le)9347%,達到(dao)了(le)通(tong)過多頻超聲(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)對(dui)變壓器(qi)油界(jie)(jie)面張力(li)的有效(xiao)預(yu)測(ce)(ce)效(xiao)果(guo)。

圖10測(ce)試集樣本的相對(dui)預測(ce)誤差(cha)

通過觀察SSAENN預(yu)測(ce)模型(xing)測(ce)試集(ji)各樣(yang)本(ben)的(de)(de)相對預(yu)測(ce)誤(wu)差(cha)，有5組樣(yang)本(ben)的(de)(de)預(yu)測(ce)誤(wu)差(cha)相對較大(da)，超過15%,分(fen)別為17.35%、17.50%、15.91%、1602%和19.06%.為分(fen)析SSAENN預(yu)測(ce)模型(xing)中誤(wu)差(cha)異常高(gao)的(de)(de)5組樣(yang)本(ben)，對油(you)(you)樣(yang)進行其(qi)他(ta)油(you)(you)務常規(gui)實驗指標(biao)(biao)(biao)的(de)(de)檢測(ce)，分(fen)別為微水含(han)量(liang)、擊穿電壓(ya)(ya)、介質(zhi)損耗(hao)因(yin)數。表(biao)2為GB/T7595—2017對運行中變壓(ya)(ya)器(qi)油(you)(you)的(de)(de)質(zhi)量(liang)要求(qiu)。表(biao)3為預(yu)測(ce)誤(wu)差(cha)較大(da)的(de)(de)油(you)(you)樣(yang)參(can)數。由表(biao)2和表(biao)3可知，雖然5組變壓(ya)(ya)器(qi)油(you)(you)樣(yang)的(de)(de)界(jie)面(mian)張力和介質(zhi)損耗(hao)因(yin)數滿(man)(man)足國(guo)標(biao)(biao)(biao)要求(qiu)，但微水含(han)量(liang)和擊穿電壓(ya)(ya)均(jun)不(bu)滿(man)(man)足國(guo)標(biao)(biao)(biao)要求(qiu)，其(qi)中5組油(you)(you)樣(yang)的(de)(de)微水含(han)量(liang)分(fen)別超標(biao)(biao)(biao)9.42、16.11、1283、10.94、42.83mg/L,擊穿電壓(ya)(ya)離達標(biao)(biao)(biao)分(fen)別還差(cha)17.4、27.5、21.2、13.3、18.6kV,說明預(yu)測(ce)相

對誤差較(jiao)大的5組變壓器油樣都發生了劣化，導(dao)致(zhi)預測誤差相對較(jiao)大。

表(biao)2GB/T7595—2017規定的運行中變壓器

表(biao)3預測誤(wu)差較大的油樣參(can)數

4結論

基(ji)(ji)于(yu)(yu)多(duo)頻超(chao)聲(sheng)波檢測(ce)(ce)(ce)(ce)技術和(he)人工神(shen)經網(wang)絡(luo)對(dui)(dui)變(bian)壓(ya)器油(you)的(de)(de)(de)(de)界(jie)(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)進行了(le)分析(xi)和(he)研究，對(dui)(dui)實(shi)驗中選取的(de)(de)(de)(de)175組變(bian)壓(ya)器油(you)樣進行界(jie)(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)定和(he)多(duo)頻超(chao)聲(sheng)波檢測(ce)(ce)(ce)(ce)，通過對(dui)(dui)比5組不同界(jie)(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)(de)幅頻響應和(he)相頻響應，分析(xi)了(le)超(chao)聲(sheng)波信號同界(jie)(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)關系(xi)，對(dui)(dui)實(shi)驗采集到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)242維數據運用KPCA降維至103維后(hou)，結合(he)人工神(shen)經網(wang)絡(luo)建立了(le)基(ji)(ji)于(yu)(yu)ENN和(he)SSAENN的(de)(de)(de)(de)2種界(jie)(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)(ce)模(mo)(mo)型(xing)。對(dui)(dui)比SSA優化(hua)前(qian)后(hou)預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)(ce)模(mo)(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)準確率，結果(guo)(guo)顯示SSA優化(hua)后(hou)的(de)(de)(de)(de)SSAENN神(shen)經網(wang)絡(luo)預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)(ce)模(mo)(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)準確率達到(dao)(dao)93.47%,預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)(ce)效果(guo)(guo)優于(yu)(yu)ENN神(shen)經網(wang)絡(luo)預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)(ce)模(mo)(mo)型(xing)。與界(jie)(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)傳統檢測(ce)(ce)(ce)(ce)方法(fa)相比，多(duo)頻超(chao)聲(sheng)波檢測(ce)(ce)(ce)(ce)方法(fa)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)時間(jian)短，且檢測(ce)(ce)(ce)(ce)重復性(xing)好(hao)，因此基(ji)(ji)于(yu)(yu)多(duo)頻超(chao)聲(sheng)波檢測(ce)(ce)(ce)(ce)技術和(he)KPCASSAENN神(shen)經網(wang)絡(luo)建立的(de)(de)(de)(de)預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)(ce)模(mo)(mo)型(xing)對(dui)(dui)界(jie)(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)(de)識別具有可行性(xing)，為電(dian)力(li)行業變(bian)壓(ya)器油(you)的(de)(de)(de)(de)品質(zhi)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)提供(gong)了(le)新(xin)的(de)(de)(de)(de)思路。