Reconocimiento de descargas parciales en transformadores basado en aumento de datos y mecanismo CNN-BiLSTM-Attention
Autores: Fu, Zhongjun; Wang, Yuhui; Zhou, Lei; Li, Keyang; Rao, Hang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Reconocimiento de descargas parciales en transformadores basado en aumento de datos y mecanismo CNN-BiLSTM-Attention
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Descarga parcial
Transformadores
Redes neuronales convolucionales
Memoria a largo plazo bidireccional
Mecanismo de atención
GAN
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 60
Citaciones: Sin citaciones
La descarga parcial (PD) es una falla relacionada con la descarga comúnmente encontrada en transformadores. Debido a las características únicas del entorno donde ocurre la PD, surgen desafíos como la dificultad en la adquisición de datos y la escasez de muestras. Las redes neuronales convolucionales (CNN) son ampliamente utilizadas en el reconocimiento de patrones debido a sus sólidas capacidades de extracción de características. Para mejorar la precisión de reconocimiento de los modelos de PD, este documento integra CNN, memoria a corto y largo plazo bidireccional (BiLSTM) y un mecanismo de atención. En el modelo propuesto, se emplea CNN para extraer características locales espaciales y temporales, BiLSTM se utiliza para extraer características globales espaciales y temporales bidireccionales, y el mecanismo de atención asigna pesos adaptativos a las características. Además, para abordar los problemas de escasez de muestras y desequilibrio de datos, se introduce un GAN mejorado para aumentar los datos. Los resultados experimentales demuestran que el método CNN-BiLSTM-atención propuesto en este documento mejora significativamente la precisión de predicción. Con la ayuda de GAN, el método propuesto logra una precisión de reconocimiento del 97.36%, que es un 1.8% más alta que la del método CNN+CGAN (Red Generativa Adversaria Condicional) y un 5.8% más alta que la del modelo de reconocimiento tradicional, SVM, convirtiéndolo en el método de mejor rendimiento entre varios métodos comparables.
Descripción
La descarga parcial (PD) es una falla relacionada con la descarga comúnmente encontrada en transformadores. Debido a las características únicas del entorno donde ocurre la PD, surgen desafíos como la dificultad en la adquisición de datos y la escasez de muestras. Las redes neuronales convolucionales (CNN) son ampliamente utilizadas en el reconocimiento de patrones debido a sus sólidas capacidades de extracción de características. Para mejorar la precisión de reconocimiento de los modelos de PD, este documento integra CNN, memoria a corto y largo plazo bidireccional (BiLSTM) y un mecanismo de atención. En el modelo propuesto, se emplea CNN para extraer características locales espaciales y temporales, BiLSTM se utiliza para extraer características globales espaciales y temporales bidireccionales, y el mecanismo de atención asigna pesos adaptativos a las características. Además, para abordar los problemas de escasez de muestras y desequilibrio de datos, se introduce un GAN mejorado para aumentar los datos. Los resultados experimentales demuestran que el método CNN-BiLSTM-atención propuesto en este documento mejora significativamente la precisión de predicción. Con la ayuda de GAN, el método propuesto logra una precisión de reconocimiento del 97.36%, que es un 1.8% más alta que la del método CNN+CGAN (Red Generativa Adversaria Condicional) y un 5.8% más alta que la del modelo de reconocimiento tradicional, SVM, convirtiéndolo en el método de mejor rendimiento entre varios métodos comparables.