JP7460864B2 - 電力網アセットの状態分類を行うための方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電力網アセットを監視または分析するための方法および装置に関する。特に、本発明は、電力変圧器などの電力網アセットの状態分類を行う方法および装置に関する。
電力システムは、電力を供給、伝送および/または使用するように構成された電気構成要素または電力システム設備のネットワークを備える。例えば、電力網は、発電機、送電システムおよび/または配電システムを備える。発電機または発電所は、可燃性燃料(例えば、石炭、天然ガスなど)および/または非可燃性燃料(例えば、風、日光、原子力など)から電気を生成するように構成されている。送電システムは、発電機から負荷に電気を伝搬または伝送するように構成されている。配電システムは、供給された電気を近くの家庭、コマーシャルビジネスおよび/または他の施設に供給するように構成されている。そのような電力システムは、電気構成要素の中でもとりわけ、一の電圧(例えば、電気を伝送するときに使用された電圧)の電気を、別の電圧(例えば、電力を受ける負荷の所望電圧)の電気に変換するように構成された1つ以上の電力変圧器を備え得る。
本発明の目的は、電力網アセットの状態分類を行うための改善された方法、装置、システムおよびコンピュータ可読命令を提供することである。特に、自動分類プロシージャに必要とされる全ての入力パラメータ値が利用可能ではなくとも、状態分類を確実に実行することができる改善された方法および装置を提供することを目的とする。
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面において、同一または類似の符号は、同一または類似の要素を示す。いくつかの実施形態は、電力変圧器に関連して説明されるが、以下で詳細に説明される方法および装置は、多種多様な異なる電力網アセットの状態分類を行うために使用されてもよい。特に明記しない限り、実施形態に記載された特徴は、互いに組み合わせることができる。
図1は、実施形態に従って、電力網アセットの状態分類を行うために採用され得る方法および装置を含む電力網10を示す図である。電力網10は、発電機11、昇圧電力変圧器20、伝送線路12、降圧電力変圧器25、ローカル配電網13、および1つ以上の負荷14を含んでもよい。発電機11、電力変圧器20および25、およびローカル配電網13内の変圧器は、電力網アセットの例示である。
本明細書に開示された構想は、多種多様な異なる電力網アセットに適用可能であるとともに、本発明の方法、装置およびコンピュータプログラムは、変圧器の状態分類を行うために使用されてもよい。自動分類プロシージャの入力として使用されるパラメータ値は、電力網アセットの動作中にオンライン監視されるパラメータ値と、電力網アセットの動作中にオンライン監視されない他のパラメータ値とを含んでもよい。自動分類プロシージャの入力として使用されるパラメータ値は、パラメータ値に関する情報が利用可能ではないような電力網アセットの製造または設置後に、自動分類プロシージャの入力へと組み込まれたパラメータ値を含んでもよい。
- スルーフォルト(ThruFault)。
理解すべきことは、代わりのパラメータの値または追加のパラメータの値は、発電機などの他の電力網アセットの自動分類プロシージャの入力として使用されてもよいことである。
欠損パラメータ値
自動分類プロシージャの入力として必要とされるパラメータ値が利用不可能であり得るという問題は、電力網アセット状態分類における後の使用のために自動状態分類を訓練するとき、および訓練済み自動分類プロシージャを使用するときの両方に起こり得る。いずれの場合においても、電力網アセットに対して必要な入力の一部が欠損しているとき、欠損データ置換プロシージャを実行することによって、代替値が提供され得る。本明細書に開示された欠損データ置換プロシージャは、本明細書に開示された方法、装置、システムおよび機械可読命令コードのいずれか1つと共に使用されてもよい。
- デフォルト値を使用すること。
- 統計分布に従って決定されたランダム値を使用すること。
- パラメータ多変量相関に基づいて決定された値を使用すること。
簡潔さのために、機械学習アルゴリズムまたは訓練済み自動分類プロシージャの入力として必要とされるパラメータ値は、以下、「欠損パラメータ値」と称される。理解すべきことは、欠損パラメータ値は、それぞれの電力網アセットまたは訓練データのデータセットを参照して理解されるべきものであるということである。すなわち、所与のパラメータ値は、電力変圧器20に対して利用不可能であり得るが、対応するパラメータ値は、電力網内の別の電力変圧器25に対して利用可能であり得る。同様に、所与のパラメータ値は、訓練データ内のデータセットに対して利用不可能であり得るが、対応するパラメータ値は、訓練データ内の別のデータセットに対して利用可能であり得る。
欠損パラメータ値の代替値は、デフォルト値であってもよい。デフォルト値は、固定値であってもよい。デフォルト値は、欠損しているパラメータ値に依存してもよい。また、デフォルト値は、電力網アセットに利用可能なパラメータ値に依存してもよい。
欠損パラメータ値の代替値は、このパラメータ値の統計分布の平均値または中央値にしたがって決定されてもよい。統計分布は、例えば、他のデータセット内で欠損しているパラメータ値を含む訓練データ内のデータセットから決定されてもよい。
欠損パラメータ値の代替値は、欠損パラメータ値の統計分布に従って選択されたランダム値にしたがって決定されてもよい。すなわち、代替値は、欠損パラメータ値の統計分布に従って選択されたランダム値であってもよい。統計分布は、例えば、他のデータセット内で欠損しているパラメータ値を含む訓練データのデータセットから決定されてもよい。代替的に、統計分布は、物理モデルまたは実験によって決定されてもよい。
欠損パラメータ値の代替値は、ハード値補定によって決定されてもよい。代替値は、知識や経験に基づいた、正確性の高い推測(educated guess)に依存してもよい。自動分類プロシージャの訓練中、正確性の高い推測は、人間のエキスパートによって提供されてもよい。状態分類装置30の動作中、ハード値補定を使用するとき、正確性の高い推測に関する情報は、記憶装置から取り出されることができる。記憶装置は、複数の異なるパラメータ値の正確性の高い推測を記憶することができる。
欠損パラメータの代替値は、パラメータ相関に基づいて決定されてもよい。例えば、図6および図7に示されるように、訓練データのデータセットの大半または全てにおいて一部のパラメータ値が欠損しているときにあっても、既存のパラメータ値の間でパラメータ相関が決定され得る。パラメータ相関は、多変量相関またはピアソン相関であってもよい。それによって、パラメータ値の相関を示す相関行列が得られ得る。
他の欠損データ置換プロシージャを使用してもよい。例えば、条件付き確率表(CPT)を使用する確率的信頼伝播アルゴリズムを用いて、電力網アセットの既知のパラメータ値を考慮に入れて、欠損しているパラメータ値の代替値を決定することができる。
一部の欠損データ置換プロシージャは、他の欠損データ置換プロシージャよりも優る可能性がある。最良性能の欠損データ置換プロシージャは、欠損しているパラメータ値および/または自動分類プロシージャを実装するために使用された機械学習技術に依存し得る。
状態分類装置30によって実行される自動分類プロシージャは、複数の電力網アセットに関連付けられた訓練データを用いて予め訓練された機械学習アルゴリズムであってもよく、またはそれを含んでもよい。上記で説明したように、異なる機械学習アルゴリズムを使用してもよい。
ノード2:腐食
ノード3:漏れ
ノード4:メインキャビネット
ノード5:油質
ノード6:油老化
ノード7:酸性度
ノード8:力率
ノード9:界面張力
ノード10:誘電感受性
ノード11:水分
ノード12:汚染物質
ノード13:ガスレベル
ノード14:ガス動向
ノード15:溶解ガス分析(DGA)
ノード16:電気試験
ノード17:スルーフォルト
ノード18:ノイズレベル
ノード19:巻線温度
ノード20:活性部位
ノード21:冷却システム
ノード22:油保存システム
ノード23:負荷タップ切換器
ノード24:ブッシング
ノード25:付属品
ノード26:動作データ
ノード27:負荷
ノード28:シスター故障
ノード29:設計上の問題
ノード30:履歴
ノード31:健全性確率
図14は、アーク放電の確率(ノード121)、高温条件の確率(ノード122)、およびC2H2が絶縁油に溶解する確率(ノード123)に関連するベイジアンネットワークの一部のノード121~123を示す図である。ノード123に関連する条件付き確率表124は、ノード121、122からノード123への確率伝播を示す。「真」または「偽」の値を各々有するノード121、122のうちの1つの確率の変化は、C2H2が電力変圧器の絶縁油に溶解することを示すノード123の確率に影響を与える。
状態分類装置30の自動分類プロシージャを用いて信頼できる正確な状態分類を提供するために、1つ以上の機械学習アルゴリズムおよび/または1つ以上の欠損データ置換プロシージャに対して訓練を行ってもよい。
- 電力網アセットが何らかのアテンションを必要とすることを示す第2のクラス(ii)
- 電力網アセットが即時のアテンションを必要とすることを示す第3のクラス(iii)
機械学習アルゴリズムは、複雑な電力変圧器データを分析するとき、エンジニアリングモデルを使用しなくても、優れた精度を示した。言い換えれば、これらのアルゴリズムには、所定のパラメータが許容可能な範囲内または「正常」レベル外にあることを示す参照レベルまたはフラグを与える必要はない。12個の機械学習モデルには、変圧器の人間のエキスパートが過去に確立したクラス(i)、(ii)および(iii)の間の最終分類のみが与えられた。
自動分類プロシージャの適応結果(1つ以上の異なるデータ置換プロシージャを用いて複数の機械学習アルゴリズムを訓練することを含み得る)を用いて、電力変圧器または別の電力網アセットの状態分類を行ってもよい。例えば、自動分類モジュール31によって実行される自動分類プロシージャは、いくつかの訓練された機械学習技術のうち、最良の性能を示した1つに依存してもよい。電力網アセット状態分類を行うために自動分類プロシージャを適応させる際に得られた付加情報は、状態分類装置によって使用されてもよい。
- デフォルト値を使用すること、
- 統計分布の平均値または中央値を使用すること、
- 統計分布に従って決定されたランダム値を使用すること、
- ハード値補定、
- パラメータ相関に基づいて決定された値を使用すること、
からなる群から選択されてもよい。欠損データ置換プロシージャ171、172、173のうちの少なくとも1つは、(例えば、デフォルト値、推測値、平均値または中央値を用いた)単一代入法(Single value imputation)であってもよい。少なくとも1つの他の欠損データ置換プロシージャ171、172、173は、より複雑なプロシージャであってもよく、例えば、特徴相関、多重代入法(Multiple Imputation)、または確率的信頼伝播を使用してもよい。
上述したように、状態分類装置30によって行われた状態分類の結果は、状態分類装置30のユーザインターフェイス35を介してローカルに出力されてもよい。本明細書に開示される技術は、広域ネットワークまたはインターネット37を介して互いに通信する複数の空間的に分離されたコンピューティング装置を含むシステムにも使用されてもよい。
上記で既に説明したように、電力網アセットに対して利用不可能な1つ以上のパラメータ値の代替値を、様々な理由によって、例えば、自動分類プロシージャの入力として必要とされるパラメータ値のためのセンサが無いことによって、生成する必要がある。
以下の実施形態が、開示される。
電力網用の方法であって、
電子装置を用いて、電力網アセットの状態分類を行うための自動分類プロシージャを実行することを含み、
自動分類プロシージャは、パラメータ値のセットを入力として用いて、状態分類を行い、
パラメータ値のセットのうちサブセットのみが電力網アセットに利用することができ、セットのうちの少なくとも1つのパラメータ値が電力網アセットに対して利用不可能であり、
電子装置を用いて、少なくとも1つの代替パラメータ値を決定するように欠損データ置換プロシージャを実行することと、
パラメータ値のサブセットと少なくとも1つの代替パラメータ値との組み合わせを自動分類プロシージャの入力として用いて、電力網アセットの状態分類を取得することとを含む。
欠損データ置換プロシージャは、電力網アセットの動作中にオンライン監視が実行されていないパラメータ値の代替値を決定するように実行される、実施形態1に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、電力網アセットの製造または設置後に、自動分類プロシージャの入力に組み込まれたパラメータ値の代替値を決定するように実行される、実施形態1または実施形態2に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、電力網アセットの動作状態に依存しないパラメータ値の代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、電力網アセットの年齢の代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、電力網アセットの電圧級別、パワー、または重要度等級の代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、電力網アセットのスルーフォルトの代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
電力網アセットは、絶縁システムを備え、
欠損データ置換プロシージャは、絶縁システムに関連する少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
絶縁システムは、油絶縁システムを含む、実施形態8に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、油界面張力、油絶縁耐力、油力率、油絶縁システムの絶縁油中の水分、および油絶縁システムのシステム種類からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態9に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、油絶縁システムの絶縁油に溶解した少なくとも1つのガスの濃度の代替値を決定するように実行される、実施形態9または実施形態10に記載の方法。
少なくとも1つのガスは、H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO、CO2、O2、およびN2からなる群から選択される、実施形態11に記載の方法。
絶縁システムは、ガス絶縁システムを含む、実施形態8から12のいずれか1つに記載の方法。
電力網アセットは、巻線を備え、
欠損データ置換プロシージャは、巻線の少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、巻線力率、巻線容量、および巻線温度からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態14に記載の方法。
電力網アセットは、ブッシングを備え、
欠損データ置換プロシージャは、ブッシングの少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、ブッシングのブッシング力率、ブッシング容量およびブッシング種類からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態16に記載の方法。
電力網アセットは、冷却システムを備え、
欠損データ置換プロシージャは、冷却システムの少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、冷却システムの状態および冷却システムの冷却システム種類からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態18に記載の方法。
電力網アセットは、負荷タップ切換器を備え、
欠損データ置換プロシージャは、負荷タップ切換器の少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、負荷タップ切換器の状態または負荷タップ切換器の負荷タップ切換器種類の代替値を決定するように実行される、実施形態20に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、電力網アセットに接続された負荷の代替値を決定するように実行される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
電力網アセットは、変圧器である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
変圧器は、電力変圧器である、実施形態23に記載の方法。
変圧器は、配電変圧器である、実施形態23に記載の方法。
変圧器は、高圧変圧器である、実施形態25に記載の方法。
電力網アセットは、発電機である、実施形態1から22のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャが実行されているときに、状態分類の精度を示す信頼情報を決定することと、
信頼情報を出力することとをさらに含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
電子装置を用いて、複数の欠損データ置換プロシージャから欠損データ置換プロシージャを選択することをさらに含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、パラメータ値のセットのうち、電力網アセットに対して利用不可能なパラメータ値に応じて選択される、実施形態29に記載の方法。
少なくとも2つの異なる欠損データ置換プロシージャは、セットのうち、電力網アセットに対して利用不可能な少なくとも2つの異なるパラメータ値に対して実行される、実施形態29または30に記載の方法。
複数の欠損データ置換プロシージャのうち、電力網アセットの状態分類の精度を最大化する1つが選択される、実施形態29から31のいずれか1つに記載の方法。
パラメータ値のセットからの第1のパラメータ値および第2のパラメータ値は、電力網アセットに対して利用不可能であり、
第1の欠損データ置換プロシージャは、第1のパラメータ値の第1の代替パラメータ値を自動的に決定するように実行され、
第2の欠損データ置換プロシージャは、第2のパラメータ値の第2の代替パラメータ値を自動的に決定するように実行され、
第2の欠損データ置換プロシージャは、第1の欠損データ置換プロシージャとは異なる、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
第1の欠損データ置換プロシージャを用いて第1の代替パラメータ値および第2の代替パラメータ値の両方を決定する場合に比べて、第2の欠損データ置換プロシージャを実行して第2の代替パラメータ値を決定することによって、状態分類の精度が高くなる、実施形態33に記載の方法。
自動分類プロシージャは、機械学習アルゴリズムを含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
自動分類プロシージャは、複数の自動分類プロシージャから選択される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
複数の自動分類プロシージャは、線形アルゴリズム、非線形アルゴリズム、およびアンサンブルアルゴリズムからなる群から選択されるプロシージャを含む、実施形態36に記載の方法。
複数の自動分類プロシージャは、一般線形回帰(GLM)および線形判別分析(LDA)からなる群から選択される線形アルゴリズムを含む、実施形態36または実施形態37に記載の方法。
複数の自動分類プロシージャは、分類および回帰木(CART)、ナイーブベイズアルゴリズム(NB)、ベイジアンネットワーク、K近傍法(KNN)、およびサポートベクトルマシン(SVM)からなる群から選択される非線形アルゴリズムを含む、実施形態36から38のいずれか1つに記載の方法。
複数の自動分類プロシージャは、ランダムフォレスト、ツリーバギング、極度勾配ブースティングマシン、および人工ニューラルネットワークからなる群から選択されるアンサンブルアルゴリズムを含む、実施形態36から39のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、以下のプロシージャ、すなわち、デフォルト値を使用するプロシージャ、統計分布の平均値または中央値を使用するプロシージャ、統計分布に従って決定されたランダム値を使用するプロシージャ、ハード値補定、パラメータ多変量相関に基づいて決定された値を使用するプロシージャからなる群から選択される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、多変量回帰またはピアソン相関を用いて、少なくとも1つの代替パラメータ値を決定することを含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
電子装置を用いて、複数のセンサから、電力網アセットのパラメータ値のサブセットの全部または一部を受信することをさらに含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
データは、電力網アセットの動作中に受信され、
自動分類プロシージャは、電力網アセットの動作中にオンラインで実行される、実施形態43に記載の方法。
自動分類プロシージャは、電力網アセットを少なくとも3つの異なるクラスのうちの1つに割り当てるように動作する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の方法。
少なくとも3つの異なるクラスは、電力網アセットが正常に動作することを示す第1のクラスと、電力網アセットがアテンションを必要とすることを示す第2のクラスと、電力網アセットが即時のアテンションを必要とすることを示す第3のクラスとを含む、実施形態45に記載の方法。
電子装置であって、
電力網アセットに関連付けられたデータを受信するインターフェイスと、
電力網アセットの状態分類を行うための自動分類プロシージャを実行するように構成された処理装置とを含み、自動分類プロシージャは、パラメータ値のセットを入力として使用するように動作可能であり、
パラメータ値のセットのうちサブセットのみが電力網アセットに利用することができ、セットのうちの少なくとも1つのパラメータ値が電力網アセットに対して利用不可能であり、
処理装置は、
少なくとも1つの代替パラメータ値を決定するように欠損データ置換プロシージャを実行し、
パラメータ値のサブセットと少なくとも1つの代替パラメータ値との組み合わせを自動分類プロシージャの入力として用いて、電力網アセットの状態分類を取得するようにさらに構成される。
処理装置は、広域ネットワークまたはインターネットを介して、電力網アセットの状態分類の結果を出力するようにさらに構成される、実施形態47に記載の電子装置。
電子装置は、実施形態1から46のいずれか1つに記載された方法を実行するように構成される、実施形態47または48に記載の電子装置。
電力網であって、
電力網アセットと、
実施形態46から48のいずれか1つに記載された、電力網アセットの状態分類を行う電子装置とを含む。
電力網アセットは、変圧器、特に、電力変圧器、配電変圧器、または高圧変圧器である、実施形態50記載の電力網。
電力網アセットは、発電機である、実施形態50記載の電力網。
電子装置のプロセッサによって実行されると、電子装置に実施形態1から46のいずれか1つに記載された方法を実行させる命令を含む機械可読命令コード。
電力網アセットの状態分類を行うための自動分類プロシージャを提供する方法であって、
パラメータ値のセットを入力として用いて状態分類を行うように、機械学習アルゴリズムを訓練することを含み、
訓練は、複数の電力網アセットに関連付けられた訓練データを用いて実行され、
機械学習アルゴリズムを訓練する時に、欠損データ置換プロシージャを実行することを含み、
欠損データ置換プロシージャは、パラメータ値のセットのうち、訓練データに欠損している少なくとも1つのパラメータ値の代替パラメータ値を生成する。
機械学習アルゴリズムを訓練することは、訓練データを用いて複数の機械学習アルゴリズムを訓練することを含み、
方法は、
訓練の後に性能評価を実行することと、
性能評価に基づいて、状態分類に使用される複数の機械学習アルゴリズムのうちの少なくとも1つを選択することとをさらに含む、実施形態54に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャを実行することは、機械学習アルゴリズムを訓練する時に、複数の欠損データ置換プロシージャを実行することを含み、
方法は、
訓練の後に性能評価を実行することと、
性能評価に基づいて、状態分類に使用される複数の異なる欠損データ置換プロシージャのうちの少なくとも1つを選択することとをさらに含む、実施形態54または実施形態55に記載の方法。
性能評価は、訓練データと異なる試験データを用いて実行される、実施形態55または実施形態56に記載の方法。
機械学習アルゴリズムは、教師あり学習を用いて訓練される、実施形態54から57のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットの年齢の代替値を決定するように実行される、実施形態54から58のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットの電圧級別、パワー、または重要度等級の代替値を決定するように実行される、実施形態54から59のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットのスルーフォルトの代替値を決定するように実行される、実施形態54から60のいずれか1つに記載の方法。
複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットは、絶縁システムを備え、
欠損データ置換プロシージャは、絶縁システムに関連する少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態54から61のいずれか1つに記載の方法。
絶縁システムは、油絶縁システムを含む、実施形態62に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、油界面張力、油絶縁耐力、油力率、油絶縁システムの絶縁油中の水分、および油絶縁システムのシステム種類からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態63に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、油絶縁システムの絶縁油に溶解した少なくとも1つのガスの濃度の代替値を決定するように実行される、実施形態63または実施形態64に記載の方法。
少なくとも1つのガスは、H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO、CO2、O2、およびN2からなる群から選択される、実施形態65に記載の方法。
絶縁システムは、ガス絶縁システムを含む、実施形態62から66のいずれか1つに記載の方法。
複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットは、巻線を備え、
欠損データ置換プロシージャは、巻線の少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態54から67のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、巻線力率、巻線容量、および巻線温度からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態68に記載の方法。
複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットは、ブッシングを備え、
欠損データ置換プロシージャは、ブッシングの少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態54から69のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、ブッシングのブッシング力率、ブッシング容量およびブッシング種類からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態70に記載の方法。
複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットは、冷却システムを備え、
欠損データ置換プロシージャは、冷却システムの少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態54から71のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、冷却システムの状態および冷却システムの冷却システム種類からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態72に記載の方法。
複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットは、負荷タップ切換器を備え、
欠損データ置換プロシージャは、負荷タップ切換器の少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、実施形態54から73のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、負荷タップ切換器の状態または負荷タップ切換器の負荷タップ切換器種類の代替値を決定するように実行される、実施形態74に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、複数の電力網アセットのうちの少なくとも1つの電力網アセットに接続された負荷の代替値を決定するように実行される、実施形態54から75に記載の方法。
機械学習アルゴリズムは、線形アルゴリズム、非線形アルゴリズム、およびアンサンブルアルゴリズムからなる群から選択される、実施形態54から76に記載の方法。
機械学習アルゴリズムは、一般線形回帰(GLM)および線形判別分析(LDA)からなる群から選択される線形アルゴリズムである、実施形態77に記載の方法。
機械学習アルゴリズムは、分類および回帰木(CART)、ナイーブベイズアルゴリズム(NB)、ベイジアンネットワーク、K近傍法(KNN)、およびサポートベクトルマシン(SVM)からなる群から選択される非線形アルゴリズムである、実施形態77に記載の方法。
機械学習アルゴリズムは、ランダムフォレスト、ツリーバギング、極度勾配ブースティングマシン、および人工ニューラルネットワークからなる群から選択されるアンサンブルアルゴリズムである、実施形態77に記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、以下のプロシージャ、すなわち、デフォルト値を使用するプロシージャ、統計分布の平均値または中央値を使用するプロシージャ、統計分布に従って決定されたランダム値を使用するプロシージャ、ハード値補定、パラメータ多変量相関に基づいて決定された値を使用するプロシージャからなる群から選択される、実施形態54から80のいずれか1つに記載の方法。
欠損データ置換プロシージャは、多変量回帰またはピアソン相関を用いて、少なくとも1つの代替パラメータ値を決定することを含む、実施形態54から81のいずれか1つに記載の方法。
訓練データに基づいて、多変量相関またはピアソン相関を決定することをさらに含む、実施形態82に記載の方法。
複数の電力網アセットは、複数の変圧器を含む、実施形態54から83のいずれか1つに記載の方法。
複数の変圧器は、電力変圧器、配電変圧器、または高圧変圧器を含む、実施形態84に記載の方法。
訓練データは、複数の変圧器の履歴動作パラメータを含む、実施形態84または実施形態85に記載の方法。
電子コンピューティング装置によって実行されると、コンピューティング装置に実施形態54から86のいずれか1つに記載された方法を実行させる命令を含む機械可読命令コード。任意に、機械可読命令コードは、有形の記録媒体に記録される。
本発明の実施形態に従う方法、装置、電力網、およびコンピュータ可読命令コードは、必要なパラメータ値の全てが利用できない電力網アセットの状態分類に良好な分類結果を提供する一方で、多くの入力を処理し得る状態分類ツールの必要性に対処する。また、実施形態に従う方法、装置、電力網、およびコンピュータ可読命令コードは、欠損しているデータ置換戦略が得られた状態分類結果の信頼水準に与える影響に関する情報を提供してもよい。
Claims (19)
- 電力網の状態を分類するための方法であって、
電子装置が、電力網アセットの状態を分類するための自動分類プロシージャを実行することを含み、前記自動分類プロシージャは、前記電力網アセットを少なくとも2つの異なるクラスのうちの1つに割り当てるように動作可能であり、前記少なくとも2つの異なるクラスは、前記電力網アセットが正常に動作することを示す第1のクラスと、前記電力網アセットが注意を必要とすることを示す第2のクラスとを含み、
前記自動分類プロシージャは、前記自動分類プロシージャへの入力としてパラメータ値のセットを用いて、機械学習アルゴリズムに従って前記電力網アセットの状態を分類し、
前記パラメータ値のセットのうちのサブセットのみが前記電力網アセットから取得可能であり、前記セットのうちの少なくとも1つのパラメータ値が前記電力網アセットから一時的または常に取得不可能であり、前記パラメータ値の前記サブセットは、前記電力網アセットに設置されたセンサから前記自動分類プロシージャに提供される、前記電力網アセットの動作のデータを含み、
前記電子装置が、前記少なくとも1つのパラメータ値の代替値である少なくとも1つの代替パラメータ値を、前記電力網アセットから取得可能な前記パラメータ値の関数として決定する、または記憶された情報から決定するように欠損データ置換プロシージャを実行することを含み、
前記自動分類プロシージャの入力として前記パラメータ値の前記サブセットと前記少なくとも1つの代替パラメータ値との組み合わせを用いて、前記電力網アセットの前記状態の分類を取得することとを含む、方法。 - 前記欠損データ置換プロシージャは、前記電力網アセットの動作中にオンライン監視が実行されていないパラメータ値の代替値を前記少なくとも1つの代替パラメータ値として決定するように実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記欠損データ置換プロシージャは、前記電力網アセットの製造または設置後に、前記自動分類プロシージャの前記入力に組み込まれたパラメータ値の代替値を決定するように実行される、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 前記欠損データ置換プロシージャは、前記電力網アセットの動作状態に依存しないパラメータ値の代替値を決定するように実行される、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記欠損データ置換プロシージャは、
前記電力網アセットの年齢、
前記電力網アセットの電圧級別、
前記電力網アセットのパワー、
前記電力網アセットの重要度等級、および
前記電力網アセットのスルーフォルトを表わす値、のうちの少なくとも1つの代替値を決定するように実行される、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記電力網アセットは、変圧器の絶縁システムを備え、前記欠損データ置換プロシージャは、前記絶縁システムに関連する少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行され、および/または
前記電力網アセットは、変圧器の油絶縁システムを備え、前記欠損データ置換プロシージャは、油界面張力、油絶縁耐力、油力率、前記油絶縁システムの絶縁油中の水分、および前記油絶縁システムのシステム種類からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行され、および/または
前記電力網アセットは、変圧器の巻線を備え、前記欠損データ置換プロシージャは、前記巻線の少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行され、および/または
前記電力網アセットは、変圧器のブッシングを備え、前記欠損データ置換プロシージャは、前記ブッシングの少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行され、および/または
前記電力網アセットは、変圧器の冷却システムを備え、前記欠損データ置換プロシージャは、前記冷却システムの少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行され、および/または
前記電力網アセットは、変圧器の負荷タップ切換器を備え、前記欠損データ置換プロシージャは、前記負荷タップ切換器の少なくとも1つのパラメータの代替値を決定するように実行される、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記欠損データ置換プロシージャが実行されているときに、前記状態の分類の精度を示す信頼情報を決定することと、
前記信頼情報を出力することとをさらに含む、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記電子装置が、複数の欠損データ置換プロシージャから前記欠損データ置換プロシージャを選択することをさらに含む、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記欠損データ置換プロシージャは、前記パラメータ値のセットのうち、前記電力網アセットに対して利用不可能なパラメータ値に応じて選択される、請求項8に記載の方法。
- 少なくとも2つの異なる前記欠損データ置換プロシージャは、前記セットのうち、前記電力網アセットに対して利用不可能な少なくとも2つの異なるパラメータ値に対して実行される、請求項8または請求項9に記載の方法。
- 前記パラメータ値のセットからの第1のパラメータ値および第2のパラメータ値は、前記電力網アセットに対して利用不可能であり、
第1の欠損データ置換プロシージャは、前記第1のパラメータ値の第1の代替パラメータ値を自動的に決定するように実行され、
第2の欠損データ置換プロシージャは、前記第2のパラメータ値の第2の代替パラメータ値を自動的に決定するように実行され、
前記第2の欠損データ置換プロシージャは、前記第1の欠損データ置換プロシージャとは異なる、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1の欠損データ置換プロシージャを用いて前記第1の代替パラメータ値および前記第2の代替パラメータ値の両方を決定する場合に比べて、前記第2の欠損データ置換プロシージャを実行して前記第2の代替パラメータ値を決定することによって、前記状態の分類の精度が高くなる、請求項11に記載の方法。
- 前記自動分類プロシージャは、前記電力網アセットを少なくとも3つの異なるクラスのうちの1つに割り当てるように動作し、
前記少なくとも3つの異なるクラスは、
- 前記第1のクラスと、
- 前記第2のクラスと、
- 前記電力網アセットが即時の注意を必要とすることを示す第3のクラスとを含む、請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の方法。 - 前記電力網アセットは、電力網に接続された変圧器または発電機である、請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の方法。
- 電子装置であって、
電力網アセットに関連付けられたデータを前記電力網アセットから受信するインターフェイスと、
前記電力網アセットの状態を分類するための自動分類プロシージャを実行するように構成された処理装置とを含み、前記自動分類プロシージャは、前記自動分類プロシージャへの入力としてパラメータ値のセットを使用するように動作可能であり、
前記自動分類プロシージャは、前記電力網アセットを少なくとも2つの異なるクラスのうちの1つに割り当てるように動作し、前記少なくとも2つの異なるクラスは、前記電力網アセットが正常に動作することを示す第1のクラスと、前記電力網アセットが注意を必要とすることを示す第2のクラスとを含み、
前記パラメータ値のセットのうちサブセットのみが前記電力網アセットから取得可能であり、前記セットのうちの少なくとも1つのパラメータ値が前記電力網アセットから一時的または常に取得不可能であり、前記パラメータ値の前記サブセットは、前記電力網アセットに設置されたセンサから前記自動分類プロシージャに提供される、前記電力網アセットの動作の前記データを含み、
前記処理装置は、
前記少なくとも1つのパラメータ値の代替値である少なくとも1つの代替パラメータ値を、前記電力網アセットから取得可能な前記パラメータ値の関数として決定する、または記憶された情報から決定するように欠損データ置換プロシージャを実行し、
前記自動分類プロシージャの入力として前記パラメータ値の前記サブセットと前記少なくとも1つの代替パラメータ値との組み合わせを用いて、機械学習アルゴリズムにより前記電力網アセットの前記状態の分類を取得するようにさらに構成される、電子装置。 - 電力網であって、
電力網アセットと、
請求項15に記載された、前記電力網アセットの状態分類を行う前記電子装置とを含む、電力網。 - 電力網アセットの状態を分類するための自動分類プロシージャを提供する方法であって、前記自動分類プロシージャは、前記電力網アセットを少なくとも2つの異なるクラスのうちの1つに割り当てるように動作し、前記少なくとも2つの異なるクラスは、前記電力網アセットが正常に動作することを示す第1のクラスと、前記電力網アセットが注意を必要とすることを示す第2のクラスとを含み、
前記自動分類プロシージャの入力としてパラメータ値のセットを用いて前記電力網アセットの状態を分類するように、機械学習アルゴリズムを訓練することを含み、
前記パラメータ値のセットのうちのサブセットのみが前記電力網アセットから取得可能であり、前記セットのうちの少なくとも1つのパラメータ値が前記電力網アセットから一時的または常に取得不可能であり、前記パラメータ値の前記サブセットは、前記電力網アセットに設置されたセンサから前記自動分類プロシージャに提供される、前記電力網アセットの動作のデータを含み、
前記訓練は、複数の電力網アセットに関連付けられた訓練データを用いて実行され、
前記機械学習アルゴリズムを訓練するときに、前記電力網アセットから取得可能な前記パラメータ値の関数として決定する、または記憶された情報から決定するように欠損データ置換プロシージャを実行することを含み、
前記欠損データ置換プロシージャは、前記パラメータ値のセットのうち、少なくとも1つのパラメータ値の代替パラメータ値を生成し、前記少なくとも1つのパラメータ値は前記訓練データにおける欠損したデータである、方法。 - 前記機械学習アルゴリズムを訓練することは、前記訓練データを用いて複数の機械学習アルゴリズムを訓練することを含み、
前記方法は、
前記訓練の後に性能評価を実行することと、
前記性能評価に基づいて、前記電力網アセットの状態分類に使用される前記複数の機械学習アルゴリズムのうちの少なくとも1つを選択することとをさらに含む、請求項17に記載の方法。 - 前記機械学習アルゴリズムは、一般線形回帰(GLM)および線形判別分析(LDA)からなる群から選択される線形アルゴリズムである、または、
前記機械学習アルゴリズムは、分類および回帰木(CART)、ナイーブベイズアルゴリズム(NB)、ベイジアンネットワーク、K近傍法(KNN)、およびサポートベクトルマシン(SVM)からなる群から選択される非線形アルゴリズムである、または、
前記機械学習アルゴリズムは、ランダムフォレスト、ツリーバギング、極度勾配ブースティングマシン、および人工ニューラルネットワークからなる群から選択されるアンサンブルアルゴリズムである、請求17または請求項18に記載の方法。
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