小样本条件下基于改进原型网络的电力变压器故障诊断方法
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作者:
作者单位:

1.新疆大学电气工程学院 乌鲁木齐 830049; 2.清华四川能源互联网研究院 成都 610213

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

TN713;TM411

基金项目:

新疆维吾尔自治区重大专项(2025A01006-3)、国家自然科学基金(52067021,52207165)、新疆维吾尔自治区重点研发项目(2024B04002-1)资助


Fault diagnosis method of power transformer based on an improved prototypes network under few-shot conditions
Author:
Affiliation:

1.School of Electrical Engineering, Xinjiang University,Urumqi 830049, China; 2.Sichuan Energy Internet Research Institute, Chengdu 610213, China

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    摘要:

    为解决小样本条件下变压器故障诊断准确率低的问题,提出了一种基于改进原型网络的变压器故障诊断方法。首先,采用基于残差结构的多层感知机对变压器油色谱数据进行特征提取,借助深层网络结构获取更有判别力的特征表示;然后,提出了一种任务与样本双层注意力驱动的原型构建机制,通过任务条件注意力机制动态调整支持集的表示,并结合样本注意力机制对支持样本进行加权以突出判别特征,从而生成更有区分性的类原型,解决了原型网络在跨任务适应性和类内判别性方面的不足;最后,通过计算样本与各类别原型之间的欧氏距离实现变压器故障诊断。实验结果表明,在IEEE Dataport数据集上本文方法相比原型网络、匹配网络和关系网络的诊断准确率分别提高了15.14%、21.49%和18.68%,在IEC TC 10 Dataport上分别提高了6.43%、6.90%和8.65%。为小样本条件下变压器故障诊断方法提供新的思路与参考。

    Abstract:

    To address low accuracy in transformer fault diagnosis under small-sample conditions, we propose a method based on an improved prototypical network. First, a residual multi-layer perceptron extracts features from transformer oil chromatography data to obtain more discriminative representations. Second, we introduce a dual-layer attention-driven prototype construction mechanism: Task-conditioned attention dynamically adjusts support-set representations, and sample attention weights support samples to emphasize discriminative features. This yields more distinguishable class prototypes and addresses prototypical networks′ limitations in cross-task adaptability and intra-class discriminability. Finally, diagnosis is performed by measuring the Euclidean distance between samples and class prototypes. Experiments on the IEEE Dataport and IEC TC 10 Dataport datasets show significant improvements: On the IEEE Dataport dataset our method outperforms the prototypical network, matching network and relation network by 15.14%, 21.49% and 18.68%, respectively; on the IEC TC 10 Dataport the gains are 6.43%, 6.90% and 8.65%, respectively. The study provide new insights and references for transformer fault diagnosis under small-sample conditions.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

韦强宇,吐松江·卡日,张紫薇,李振恩,黄瑞.小样本条件下基于改进原型网络的电力变压器故障诊断方法[J].电子测量技术,2026,49(13):152-162

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