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研究生: 白世信
Shih-Shin Bai
論文名稱: 基於長短期記憶模型於電力變壓器運轉數據預處理
Data Preprocessing of Electrical Power Transformer Operating Data via Long Short Term Memory
指導教授: 郭政謙
Cheng-Chien Kuo
口試委員: 郭政謙
Cheng-Chien Kuo
張宏展
Hong-Chan Chang
楊念哲
Nien-Che Yang
陳鴻誠
Hung-Cheng Chen
黃維澤
Huang,Wei-Tzer
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 97
中文關鍵詞: 資料預處理長短期記憶模型電力變壓器運轉狀態模型
外文關鍵詞: Data Preprocessing, Long Short Term Memory, Electrical Power Transformer, Operating Condition Model
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  • 本研究旨在針對變壓器數據找尋最合適之缺失值處理方法,使用五種不同的插值方法進行比較,包含統計法、內插法、演算法、線性回歸插值及神經網路預測插值法,綜合比較何種方法插值的數據最貼近真實情況,亦使變壓器運轉狀態之預測準確度受缺失值影響程度最低。
    第一階段先評估插值結果與原始數據之誤差,第二階段則將插值結果訓練長短期記憶模型(Long Short-Term Memory, LSTM)深度學習變壓器運轉狀態後,透過預測誤差驗證插值與否、以及所使用之插值方法對預測模型的影響程度。實驗結果顯示針對台電變壓器運轉狀態預測模型之資料預處理,以LSTM模型預測缺失值的方法最能模擬變壓器真實運轉數據。


    The purpose of this study is to find the most suitable data preprocessing method of missing values for Electrical Power Transformer Operating Data. The data imputed via five imputation model, including statistical methods, interpolation method, algorithms, linear regression imputation and neural network prediction imputation method, are compared to find out which of the imputation is the nearest to the real situation while also affect least to the Power Transformer operating condition model by the missing values.
    In the first stage, the error between the imputation result and the original data is evaluated. In the second stage, the imputation result is trained on the Long Short Term Memory model (LSTM) deep learning transformer operating condition, and the prediction error is used to verify the degree of influence of the imputation method on the condition model. The experimental results show that for the data preprocessing of Taipower’s Power Transformer operating condition model, the method of predicting missing values with the LSTM model can best simulate real data.

    目錄 中文摘要 i ABSTRACT ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖表索引 vii 第一章 緒論 1 1.1研究動機及目的 1 1.2文獻探討 2 1.2.1資料缺失機制 2 1.2.2資料預處理—插值法(imputation) 3 1.2.3建立回歸模型(regression): 4 1.3研究方法 5 1.4本文貢獻 6 1.5章節概要 8 第二章 研究標的介紹及實驗前處理 9 2.1 研究標的之選定 9 2.2 變壓器運轉數據資料集 9 2.3 資料銜接 11 2.4 產生缺失值的原因 12 2.5 缺失值的處理方法 14 2.6 資料缺失之情況 15 2.7 插值資料集選定 16 2.8 模擬真實缺失情況 17 2.8.1模擬停電檢修產生之缺失值 17 2.8.2模擬其他因素造成之缺失(完全隨機缺失) 19 第三章 插值準確度探討 23 3.1插值方法之選定 23 3.1.1統計法(statistical methods) – 均值插值(mean imputation) 23 3.1.2內插法(interpolation) – 線性內插(linear interpolation) 24 3.1.3演算法(Algorithm) – KNN插值(K nearest neighbor imputation) 24 3.1.4線性回歸插值(linear regression imputation): 30 3.1.5長短期記憶模型預測插值(LSTM imputation) 36 3.2插值準確度評估準則 42 3.2.1分類問題的損失函數 43 3.2.2回歸問題的損失函數 43 3.2.3插值準確度評估總結 45 3.3插值結果分析 46 3.3.1電流(A1)資料集之插值誤差 46 3.3.2負載(MWH)資料集之插值誤差 48 3.3.3油溫(OIL)資料集之插值誤差 50 3.3.4線溫(COIL)資料集之插值誤差 52 3.4插值實驗總結 55 第四章 變壓器運轉狀態預測模型 56 4.1回歸分析原理 56 4.2基於長短期記憶神經網路之變壓器運轉狀態預測模型 56 4.3變壓器運轉狀態預測模型建立步驟 57 4.4變壓器運轉狀態模型準確度評估準則 58 4.5變壓器運轉狀態預測模型之驗證 58 4.5.1 LSTM超參數調整 58 4.5.2 各插值法在綜合缺失2%之插值結果建立運轉狀態模型預測之誤差 60 4.6變壓器運轉狀態預測模型驗證總結 63 第五章 結論與未來展望 64 5.1結論 64 5.2未來展望 65 參考文獻 66 附錄 68 附錄一 插值誤差 68 1.1電流(A1)資料集之插值誤差 68 1.2負載(MWH)資料集之插值誤差 71 1.3油溫(OIL)資料集之插值誤差 74 1.4線溫(COIL)資料集之插值誤差 77 附錄二 各插值法在綜合缺失2%之插值結果建立運轉狀態模型預測之誤差 81

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    無法下載圖示 全文公開日期 2024/01/28 (校內網路)
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