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基于CNN和Transformer的轻量化电能质量扰动识别模型.docx

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基于CNN和Transformer的轻量化电能质量扰动识别模型

目录

一、内容描述...............................................2

二、相关背景知识介绍.......................................2

2.1电能质量扰动概述.......................................3

2.2CNN与Transformer模型介绍...............................4

三、模型架构设计...........................................6

3.1数据预处理模块.........................................7

3.2基于CNN的特征提取模块..................................8

3.3基于Transformer的扰动识别模块..........................9

四、模型优化策略..........................................10

4.1模型轻量化设计........................................12

4.2模型训练优化策略......................................13

五、实验与分析............................................14

5.1数据集介绍及预处理....................................15

5.2实验设置与参数配置....................................16

5.3实验结果分析..........................................17

六、模型应用与性能评估....................................18

6.1模型应用场景分析......................................19

6.2模型性能评估指标及方法................................20

七、结论与展望............................................21

7.1研究成果总结..........................................22

7.2未来研究方向及挑战....................................23

一、内容描述

本研究旨在开发一种高效且具有鲁棒性的电能质量(ElectricPowerQuality,EPQ)扰动识别模型,该模型结合了卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNetwork,CNN)和变换器(Transformer)两种先进的机器学习技术。首先,通过CNN对原始电力数据进行预处理和特征提取,以捕捉高频动态变化;然后,利用Transformer架构在时间序列数据上进行编码和解码,从而提高模型对复杂模式的表示能力。此外,为了进一步提升模型的泛化能力和抗噪性能,我们采用了深度迁移学习的方法,将预训练的Transformer模型应用于EPQ扰动识别任务中。最终,所设计的模型能够在实际应用中有效检测各种类型的电能质量问题,并提供及时准确的预警信息,对于保障电力系统的稳定运行具有重要意义。

二、相关背景知识介绍

(一)电能质量扰动概述

电能质量是电力系统稳定运行的重要指标,它反映了供电电压、频率、波形等参数的稳定程度。在实际电力系统中,由于各种原因(如负荷波动、设备老化、自然灾害等),电能质量可能会受到不同程度的扰动,进而影响电力设备的正常运行和用户的用电体验。

电能质量的扰动种类繁多,主要包括电压波动、闪变、谐波失真等。这些扰动不仅会影响电力系统的稳定性和可靠性,还可能对电子设备造成损坏,降低居民的生活质量。

(二)卷积神经网络(CNN)

卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNetwork,CNN)是一种深度学习模型,特别适用于处理图像和序列数据。CNN通过卷积层、池化层和全连接层的组合,能够自动提取输入数据的特征,并进行分类或回归任务。

在电能质量扰动识别领域,CNN可以用于处理电力系统采集到的电压、电流等信号的时频域特征。通过训练大量的样本数据,CNN可以学习到不同类型电能质量扰动的特征表示,从而实现对扰动的准确识别。

(三)Transformer

Transformer是一种基于自注意力机制的深度学习模型,近

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