TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.5, May 2014, pp . 3616 ~ 36 2 4   DOI: http://dx.doi.org/10.11591/telkomni ka.v12i5.4054          3616     Re cei v ed  Jul y  30, 201 3; Revi sed  De ce m ber 2, 2013 ; Accepte d  Ja nuary 8, 201 4   A Novel Transformer Fault Diagnosis Approa ch   Based on Information Fusion Method       Huan g Xin-b o * Song To ng Lin Xiao-huan, Wang Ya-na   Coll eg e of Elec tronics an d Informatio n , Xi ’an  Pol y t e chn i c U n iversit y ,   Xi ’a n 710 04 8, Shaa n x i Provi n ce, Chin a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : huan g x b 197 5@1 63.com       A b st r a ct   T o  i m pr ove t h e  pow er  transfor m er  fau l t d i ag n o sis  accuracy,   this p a p e r pr op oses  a fa ult  dia gnos is   meth od  of  infor m ati o n  fusi on  w h ich is  b a sed  on  fu zz y  c o d i n g  b o u ndary  a n d  Bi as r egu lari z a ti on  L e ven b e r g - Marqu a rdt (L- M) netw o rk. T he al gorith m   us es a Bi as ap pr oach to  deter mine th e hyp e r p a ra meters,  ma king   the ne ural  net w o rk adaptiv el y adj ust  the p a r ameter i n  the  traini ng pr oces s and th en  get s the opti m i z a t i o n   para m eters of   the o b j e ctive f unctio n . On th e oth e han d, t he  usin of fu zz y  c o d i ng  b o u ndary  can  re d u ce   the variati ons  and i m prove th e accuracy of fault di agn osis . T he contrast of the tw fusion  diag nosis res u lts  draw s a co ncl u sion. T h at is, the  perfor m a n c e  of Bi as  R e g u l ari z a t i o n  F u zzy L-M N e tw ork is su peri o r to t he  no fe ature r e d u ction  fusio n   mode l w h ich  is B i as R e g u lar i z a t i on  L-M N eur al  Netw ork, an d t he  accuracy  ra te  of the former is  89.83%.     Ke y w ords :  p o w er transforme r, informatio n  fusio n , bias r e g u lari z a tio n ; L- M neur al n e tw ork; fu zz y  c odi ng   bou nd ary    Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion   Multi-Sou r ce  Information  F u sio n  (MSIF) tech nology i s  a  theo ry a nd a  metho d  whi c resea r che s  t he  comp re he nsive treatm ent an d a ppl i c ation  of u n certainty info rmation, na m e ly,  getting mo re  accu rate  an d credi ble  concl u si on by  pro c e s sing   the informati on fro m  mult iple   informatio n source s in mul t i-level re cog n ition [1 ]. In the fault diag n o si s a s pe ct, MSIF technol ogy   use s  the  extracted fe ature  informat io of system fail ure a nd d edu ce the fa ult type of the o b ject     according to  the fault diag nosi s  meth od s, then  the fu sion  cente r  p r ocesse s the  compl e me nta r and redu nda nt information  base d  on  ce rtain crite r ia  in  the spa c an d time, and ul timately get the  fault deci s ion  of object types. The r efo r e ,  the informat ion fusio n  me thod whi c h i s  applied to fa ult  diagn osi s   ca n greatly imp r ove the  com p letene ss of   fault c h arac ter information  [2]. At present,   the diversity, uncertainty a nd complexit y  bring  mo re  difficulties in  fault diagno si s technol ogy of  the transfo rm er. The literat ure [3] is abo ut the app lica t ion of neural  network in fa ult diagno sis  of  the transfo rmer, but the rate of con v ergen ce  i s  slo w . The literatu r e on [4] uses g e n e tic  algorith m (G A) to improv e the neu ral  netwo rk’ s   wei ghts an d thre shol d, but the GA method  is  compl e x ,  s o  t he  net w o r k  is  ea sy  t o   f a ll int o  l o cal  opt imal.   Th e lit er at ure  [ 5 ]  ado pt s  f u zzy  membe r ship f unctio n   which  co uld ove r co me the  ab sol u te  situ ation of  ratio of  co ding boun da ry,  but the parall e l processing abilit y is poor. The literature [6] em ploy  particl e swarm optimization  algorith m  (P SO) for tran sformer fa ult d i agno si s,  imp r oving PSO a l gorithm  by linear  de creasing  strategy. Ho wever, the n e twork i s  ea sy to fall in to local o p timum .  Particles  are easy to re ach   prem ature co nverge nce  too.  Relying  on a  singl e diag no sis m e thod  of transf o rme r  f ault ch ara c te ristics can reflect the   transfo rme r   condition  from   only on e a s p e ct, an d it  ca n not  ma ke  comp re hen si ve evaluatio n  on   the overall  health statu s  of tran sfo r mer.  T herefore, ba se d on the ide a  of intellige n compl e me nta r y fusion, this pape r e s ta blish ed the informatio n fusion fault dia gno sis mo del  of  fuzzy  co ding  bou nda ry a nd Bia s   Reg u lari zation   L - M Neural  Ne twork. Simpli fy the input   unit  numbe r of the L-M n e u r al netwo rk b y  usi ng the  fuzzy codin g  bound ary, a nd improve the   gene rali zatio n  ability of L-M neural net work by u s in g Bias regul a r izatio n alg o ri thm. In this way,  the two adva n tage s are  complem entary, not only  id entifying the fault types, but also improvi n g   the rate of  corre c t di ag nosi s . Fin a ll y, comp are d  with  seve ral fore ca stin g metho d s,   the   experim ental  results  sho w  that the model   has st rong a b ility of simulation and fore ca st.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Novel T r an sform e r Fa ult Diagn osi s  Appro a ch Based on Inform ation Fusi on … (Hu ang Xi n-bo 3617 2. The Principle of the Pr oposed  Algo rithm  2.1. Regulari z atio n Theor y   of Bias  The ba sic id e a  of Bias reg u lari zation al gorithm i s  as  follows:  Given a  set  of trainin g  sam p le s )} , ( ),..., , ( ), , {( 2 2 1 1 n n t p t p t p K , the ne ural n e twork  learni ng  obje c tive is that lo ok fo r a  fun c ti on to  app roa c h th sampl e s,  what’ s  m o re, mi nimize  the   error fu nctio n .  Mean  sq uare erro r fun c ti on i s  u s ua lly  used in  ne u r al n e two r k training  given  by  equatio n [1]:    n i i i y t n E 1 2 ) ( 1                                                                                          (1)       In the form ul a, n as  the total s a mple; i t as the expe cted   output value s  of network; i y as   the actual output value. Howeve r, in order to improv e the gener al ization ability of the network,   the Bias regu larization m e t hod i n crea se s the  arith m e t ic average  value  of the  weights’  squa re in  the obje c tive function. The  obje c tive function is given b y  equation [2]:    W E E F              m i i W m E 1 2 1                                                              (2)                                                                                            In the formula, i as  co nne ction weight  of the n eura l  network, m as the n u mbe r  of  con n e c tion  weights i n  the  neu ral n e twork,  , as th e p a ram e ters of  the obje c tive functio n . If , then the  trai ning  algo rith m aim s  to  minimize  the  ne twork trainin g  error;  If , then the   training al go ri thm aims to  enabl e the n e twork to p r o duce a sm oot her respon se ; It means as far   as po ssible t o  red u ce the  netwo rk  para m eters e ffecti v ely, then make u p  for th e netwo rk error.  The convent ional metho d  of regul arization i s   usually difficult to determi ne the si ze  of  regul ari z ation  paramete r s,  whil e the   theory of  Bi as  ca n a d a p tively adju s t the si ze   of  regul ari z ation  param eters and ma ke the m  optim al in the network training p r o c e s s [7].      2.2. Fuzzy  Three Ratio Coding Crite r ia  Fuzzy thre e ratio metho d  is ba sed  on  fuzzy theo ry  to fault diagno sis of the  powe r   transfo rme r whi c h m a kes the inte rval  on th ree  rat i o bou nda ry. According t o  the traditio nal  codi ng rule of three  ratio  method , th e bou nda ry of cha r a c teri stic g a ratio  is "0.1", "1", "3"  about 6 2 4 2 2 4 4 2 2 2 / , / , / H C H C H CH H C H C .On the basis of the empiri cal kno w led ge, the bound ary   of the "0.1" is fuzzy that "0 .08  ~ 0.1 2 ", "1" border i s  f u zzy that "0.85 ~ 1.1 5 " and  "0.9 ~ 1.1", " 3 is fuzzy that "2.9 ~ 3.1" and "2.85 ~ 3. 15" [8].  The membe r ship  function of e a ch g a s ratio  is   fuzzy  distri b u ted by the  method  of  assign ed. Th e memb ershi p  fun c tion of  0, 1 a nd 2  is  r e spec tive par t ial  s m all , middle type  rid g e  type a nd  p a rtial la rg e The  fo rmula s  a r e given as  follows. So, whe n  the  cod e  is 0 ,  1, 2, the corre s p ondi ng mem bership fun c tion  is ) ( ), ( ), ( 2 1 0 i i i xb u xb u xb u . Then, relyi ng on th e principl e of ma ximum deg re e of memb ership t o   determi ne th e final  cod e Therefore, th e characte ri st ics of ga sa mple d a ta u s ed in thi s   pa per  cha nge into t he co ding  se quen ce of "0, 1, 2" as the in put of the network.     08 . 0 , 08 . 0 , 1 ) ( ) 08 . 0 ( 50 0 i xb i i xb e xb xb u i                                                                        (4)    1 . 3 , 0 1 . 3 9 . 2 )], 3 ( 5 sin[ 5 . 0 5 . 0 9 . 2 12 . 0 , 1 12 . 0 08 . 0 )], 1 . 0 ( 25 sin[ 5 . 0 5 . 0 08 . 0 , 0 ) ( 1 i i i i i i i i xb xb xb xb xb xb xb xb u                                            (5)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3616 – 36 24   3618 85 . 2 , 1 85 . 2 , 0 ) ( ) 85 . 2 ( 12 2 i xb i i xb e xb xb u i                                                                    (6)    2.3. The L-M  Net w o r k T r ai ning Principle  The e s sen c of neu ral n e twork m odeli n g is to  fin d  ou t the esse ntia l con n e c tion  betwe en   the input and  output data in the finite sample,  nam el y the mappin g  relation shi p , thus the inp u without trai ning ca n also  give the app ropriate   outpu t and has th e  gene ralizatio n function.  Refer   to the do cu ments [9, 1 0 ], the standa rd BP alg o rit h ms  use the  steep est d e s cent meth o d  to   modify wei g h t s, and th e training  pro c e s s fro m  a p o in t along  with t he surfa c of error fu nctio n then g r ad uall y  rea c h th minimum  poi nt to ma ke th e erro ze ro.  Whe n  the  net work i s   co mp lex,  the trainin g  p r ocess may b e  trapp ed in  a local  mi nim u m,  and  the conve r ge nce spe ed  is slo w In   orde r to ove r come  the s shortcomin gs i n  the alg o rith m, usin g L-M  algo rithm, al so  kno w as  the   dampe d le ast squ a re  met hod i s   used.  It is bette r th an the  tra d itional BP  and  othe r imp r ov ed   algorith m  in the numb e r of  iterations, ha ving highe r converg e n c e speed a nd a c cura cy.  The wei ghts  adju s tments  are given by  equatio n [7].    e J I J J T T 1 ) (                                                                                   (7)           In the formula,  e as error ve ctor;  J as the e rro r of the we ight  differenti a l Jacobi mat r ix;  as  a scalar, whe n incre a ses, it is clo s e  to the steep es t de scent  method of smaller le arni n g   rate; When droppe d to 0, t he al gorithm   become s  the   Gau s s -  Ne wton metho d Therefore, th L-M al go rith m is a  sm oot h tran sition  b e twee n the  st eepe st de sce n t method  an d Gau s Ne wto n   method [11].   The sp ecifi c al ly iterative steps of L-M al g o rithm a s  follows:  Step one:  give all i nput s t o  the  network a nd  com p u t e the o u tput  of the  netwo rk, th en  adopt erro r function to calculate the trai n i ng target’ s  sum of squa re  error;   Step two: cal c ulate the e r ror of the  weig hts’ differenti a l Ja cobi mat r ix J ;     (1) T he d e fini tion of Marq u a rdt’s  se nsitiv ity: m i m i n E S , n as weight ed sum of ea ch laye r   of the network.  (2)  The  se nsi t ivity of the recursio n relati ons i s   1 1 ) )( ( m q m m q m q S n E S , the sensitivity can   throug h the la st layer of the  network ba ck to the  first layer, and the n  cal c ulate th e Ja cobi mat r ix.  Step three: u s ing the form ula [7] find out Step four:  cal c ulate th su m of squa re  error  rep eate d ly. If the ne sum  small e r than  the  cal c ulatio n in  step o ne, the  use  of ) 1 ( divided  by and the r are .Then g o  to ste p   one; Otherwi se, multiplied by , then g o  to step three. Wh en the sum of  squ a re e r ror  decrea s e s  to a target erro r, the algor ithm  is con s id ere d  conve r ge nce [12].      3. Multi-feature  Fusion Faul t Diagno sis   3.1. Fusion Principle   Due to the ch ara c teri stics  of large qu an tity , high dim ensi on, co rrel ation and rep eat with   each other,  when u s ing the  Bias reg u la ri zation L - ne ural net wo rk t o  re cogni ze t he fault type of  the  extracted feature, there w ill be large net work  computation,   slow trai ning speed, and the   cla ssifi cation  effect is n o t good be cau s e of th e existen c e  of redun da nt informatio n’s  interferen ce. While, usi ng  t he  fu zzy bou ndary co ding  method not  o n ly  to  re du ce feature, remo ve  redu nda nt in formation, b u t also to   maintain  t h e  sam e  cl as sif i cat i o n  abi lit y  by  esse nt ial   cha r a c teri stics. Input  the  Bias  reg u lari zation   L-M n e twork train   again,  red u ce the  amo u n t  of   cal c ulatio n, retain the key attributes, im prove t he  rat e  of corre c t d i agno si s ultimately. The ste p of information  fusion of ga s f eature are shown as Fig u r e 1.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Novel T r an sform e r Fa ult Diagn osi s  Appro a ch Based on Inform ation Fusi on … (Hu ang Xi n-bo 3619     Figure 1.  The  Proce s s Dia g ram of Multi p le Informatio n Fusio n     3.2. The Esta blishment of Bias Re gula r ization Par a meters    A key of the  transfo rme r  fault diagno si s model i s  to establish the  paramete r s and That  is ho w to  establi s t he si ze  of the paramete r , to ma ke E E W , , stabl e. What’ s  m o re,   ensurin g th netwo rk to  a c hieve  the  o p timal. By th e Baye sian  formul cal c ul ating , given a s   follows The po steri o r distributio n o f and base d  on  Bias theore m  are given b y  equation [8]:    ) | ( ) | , ( ) , , | ( ) , | , ( S D P S P S D P M D P                                                                 (8)        If the prio distrib u tion ) | , ( S P is a wid e  di st ribution,  and , two va riable s  of the   poste rio r  p r o bability is i n d epen dent  with the n o rm al ization fa cto r ) | ( S D P .Therefore, it  is only   necessa ry to  make the li kelihoo d fun c tion ) , , | ( S D P maximum, whi c will make the posterior  distrib u tion of   , maximum.  Bias m e thod s focu on th prob ability di stributi on  of weights in th spa c e. S  on  b ehalf of  the netwo rk structu r e. Firstly, the network stru ctu r e ha s bee n dete r mined an d no  sampl e  data.  If  a p r iori  di stribution  of  weig hts ) , | ( S P is giv en, the  po sterior di strib u tion of  wei ght is ) , , , | ( S D P  whe n  a  sam p le data D ha s b een  set. Acco rding t o  the B i as the o re m, the form ula   is given by eq uation [9]:    ) , , | ( ) , | ( ) , , | ( ) , , , | ( S D P S P S D P S D P                                                            (9)    From th e formula [9]  sho w s, i n  o r de r t o  obtain  the  poste rio r  di stribution ) , , , | ( S D P the prior di st ribution ) , | ( S P and t he likelih ood  function ) , , | ( S D P sho u ld be kn own firstly.  The followi ng  is the con c re te solv ing pro c e ss of the two function s.     ) exp( ) ( 1 ) , | ( W W E Z P         2 ) 2 ( ) ( Z                                              (10)  W E Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3616 – 36 24   3620 ) exp( ) ( 1 ) , , | ( E Z S D P D        2 ) 2 ( ) ( N D Z                                            (11)                                                                                                                                            Note that ) , , | ( S D P ha s nothin g  to  d o  with  the  weight ve ctor , thus   s u bs titut i ng the  prio r di stributi o n ) , | ( S P and the li kelihoo d fun c tion ) , , | ( S D P can d e rive  the wei ghts  of the  poste rio r  distribution which  is given by Equation (12 )            d E E Z F Z S D P W F F ) exp( ) , ( )] ( exp[ ) , ( 1 ) , , , | (                                                               (12)    Due to th e in depe ndent  b e twee n ) , ( F Z and , the maximum  of poste rio r   distrib u tion  can  be obtai ned by mini mizing ) ( F .And the corre s pon ding weight i s  re qui red at  this time. By   the formula (9) and  (12 )  g e t the formula  [13]:    ) ( ) ( ) , ( ) , , | ( D W F Z Z Z S D P                                                                           (13)    In orde r to determin e  the ) , ( F Z , making the ) ( F e x pand at the  minimum po int * Becau s e the  gradi ent is 0, the approxim ation of ) ( F is give n by Equation  (14).      ) ( ) ( 2 1 ) ( ) ( * * * H F F                                                                  (14)    The Hessia n matrix is symmetri c  positive semi definite,  so 2 1 2 1 ) ( H H H T . Let ) ( * 2 1 H u , makin g  the f o rmul a (14) subsume i n to (10) , the n  the  integral  of the  both  side s o f   the equatio n to get formula  (15 )   2 1 1 * ) ( 2 )] ) ( [det( ) 2 ( ) , ( * H e Z F N F                                                               (15)    Makin g  the formul a (15 )  sub s um e into ( 13), then  the logarithm  is used for  the new  equatio n. An d the  u s of the first-ord e co nditi on   of optimal  worth  ca n o b tain the  opti m al   regul ari z ation  param eter:     ) ( 2 * * W E           ) ( 2 * * E N                                                                 (16)                              In the form ula, 1 ) ( 2 H tr N , N is the t o tal num ber of the n e twork  wei ght s;   ) , 0 ( N , as the re al e ffective para m eters in ge neral  parame t ers N ,which ref l ects the  actu al   size of the ne twork.   Thro ugh  the   establi s hm en t of pa ram e ters and ma ki ng the  L - a l gorithm  trai n  the   neural net work by u s ing th e error  obje c t i ve function  with weig hts. In this  way, e n su re the  su m of  squ a re  e rro minimum  abo ut the n e two r k, an d effe ctively control t he n e two r k complexity, wh ich   will help to im prove the generali zation ability [13].          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Novel T r an sform e r Fa ult Diagn osi s  Appro a ch Based on Inform ation Fusi on … (Hu ang Xi n-bo 3621 4. Resul t s and  Analy s is   4.1. Data So urces   In the pap er, the sim u lation test  data come  from the main tran sfo r mer oil   chromatography monitori ng Intelligent Electri c   Dev i ce  (IED) normal op eration data i n  ±660kV   conve r tor stat ion in th e e a s t Yin  Chu an,  Nin g  Xia  pro v ince  and  ±2 20kV  su bstati on in A n  Sha n Liao Ni ng pro v ince, Chi na. The main tra n sformer  oil  chrom a tograp hy monitorin g  IED is install e d   on the cabi ne t of main transform er intelli gent co m pon ents. IED not only impleme n ts the functi on  of transfo rm er di ssolved  gas mo nito ring a nd  dat a remote t r a n smi ssi on, b u t its con d ition  monitori ng m a ster  station and su bstatio n  throug h the optical fiber  comm uni cati on system, a nd  follows the  IEC618 50  co mmuni cation   proto c ol s.  Th e mo nitorin g   data i s   store d  an d di spl a yed  throug h the station level software  of the monitori ng  cante r  in ±  6 60kV  conve r tor statio n in the   east Yin Chu an, Ning Xia  provin ce, Chi n a. An inst all a tion pictu r of DGA monit o ring i s  sho w n as  Figure 2. Sof t ware  interfa c e is  sh own  a s  Fig u re  3. Real-time  data  fault diagn o s is i s   sh own   as  Figure 4.               Figure 2. Installation Pictu r es of DGA  M onitorin g  IED              Figu re 3. Re al-time Data Diag ram             4.2. The Res u lts of Simulation Tes t in g Data   Based o n  th e operation  data of main  trans fo rme r  IED monitoring an d the  typical  c h arac teris t ics  of the transformer fault  data, t here a r e 12 sets of  data [1 4]. T he  sele cted   120   grou ps of da ta include 5 kind s of chara c te risti c s gas and th e corre s po nd ing tran sform e runni ng state , in which 9 0  grou ps’ d a ta are a s  trainin g  sampl e s of  diagno stic m odel, while th e   remai n ing  3 0  group s’  d a ta are a s  test  sa m p l e s. Ea ch  group  data  correspon ding  the  c h ar ac te r i s t ics  ga s su ch  as 2 2 H C , 4 2 H C , 4 CH , 2 H and  6 2 H C o f  th e   s e lec t e d  d a t a a r e as  the  input  sign al of diag nosti c mod e l. The co de s “1 ”, ”2”, “ 3 ”, ”4 ”,  ”5” r epr es ent  for ”no r mal , “ov e r h eatin g  in  low-te mpe r at ure , “overhe a ting in high-temperature ,  “ spark di scharg e” an d “arc di scha rge  of  five kinds transfo rme r  ru nning  status,  and the s five kinds  of operation state as outp u t.   Predi cting an d actual fault  type curve a r e sho w n a s  follows.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3616 – 36 24   3622 Table 1. The  T w o M odel s Simulation Result s of Power  T r an sform e r Fault Di ag nosi s     The model simulation results of  L-M net w o rk   The model simulation results of L- M based on Bias regularization   The model simulation results of  fuzzy  L - M based  on Bias  regularization              The  simulatio n  compa r ison  re sults of th e thre e mo de ls o n  the  nu mber of iterations an d   the corre c t di agno si s num ber of sample  are sh own a s  follows:       Table 2. The  Simulation Compa r ison Ta ble   model  the model name   number of ite r ations  the correct diagn osis number of samples   a  L-M neu ral net work  15  21   b  The fusion result s of no feature  re duced  23  25   c   The fusion result s of feature r edu ced  15  29      4.3. The Ana l y s is of Comparing  w i th  other M e tho d s   In ord e r to fu rther  explain  the advanta g e s of  th e Bia s  regul ari z ati on of the fu zzy L-M   neural net wo rk in fa ult dia gno sis, p u t it in the following several  p r edi ction met hod s and  ma ke  comp arative analysi s  ba se d on the 30 te sting sample s.      Table 3. The  Simulation Compa r ison Ta ble   Method   The model name   Training steps    Accurate rate   Gene ral gradient  descent  algorithm    175      72.88%   L-M neu ral net work algorithm      15     76.27%   Bias regularization fuzzy   L-M algo r i thm     15     89.83%       The tran sfo r mer fault sim u lation re sult s of the abov e 3 method s are sho w n a s  follows:   By comp arin g  the trai ning  steps  of metho d 1 a nd  2: th e BP net work achieve s  the  target   error in th e 1 75th ste p . In contrast, the  L-M al g o rithm  which is  ba sed on the  ada ptive adjustm ent  to optimize  n e twork  weig h t s by the ste epe st  gra d ie nt method a n d  Gau s s Ne wton meth od  just  need 15  ste p s;  What’ s  m o re,  com p a r i ng the  si mul a tion  re sults  of metho d s 2  and  3, th e L - neural net wo rk mo del ha a larg e ga p b e twee n the  a c tual o u tput a nd the exp e ct ed outp u t in the   0 5 10 15 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 15 E p oc hs T r ai ni ng- B l u e    G o a l - B l a c k P e r f or m a nc is   0 . 0 008 90 83 3,  G o al  i s  0. 0 0 1 10 0   Tr - B l u e T r a i n i n g  SSE =  0 . 00964 696 10 0   SSW S quar ed W e i ght s  =  3. 74 222 0 50 100 15 0 200 250 300 350 400 450 500 50 100 150 200 500 E poc hs #  P a ra m e t e rs E f f e c t i v e N u m ber  of  P a r a m e t e r s  =  20. 1944 0 5 10 15 20 25 30 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 4. 5 5 Te s t  S a m p l e T h e t r ans f o r m er  f a ul t  t y p e s L- M  net w o r k  di agnos i s  c u r v e bas ed  on B a y e s       P r edi c t i n g  O u t put A c t ual  O u t put 10 0 10 2   T r-B lu e T r a i n i n g  SSE =  1 . 88654 10 0 10 2 10 4   SSW S quar ed W e i ght s  =  15. 72 37 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 20 40 60 80 100 120 140 50 E poc hs #  P a ra m e t e rs E f f e c t i v e  N u m ber  of  P a r a m e t e r s  =  7. 81699 0 5 10 15 20 25 30 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 4. 5 5 Te s t  S a m p l e T h e  tr ans for m er   faul t t y pes L- M  ne t w or k   d i agn os i s  c u r v e b a s ed o n  B a y e s       P r e d i c ti n g  O u tp u t A c t ual  O u t p ut 0 5 10 15 20 25 30 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 4. 5 5 Te s t  S a m p l e T h tr ans f or m e r  fa ul t ty pe s T he  ne t w o r k  o f  L - M   di ag nos i s  c u r v e       P r edi c t i n g  O u t p ut Ac t u a l  O u tp u t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Novel T r an sform e r Fa ult Diagn osi s  Appro a ch Based on Inform ation Fusi on … (Hu ang Xi n-bo 3623 6~9 te st sam p les, what’s  more, the r a r e fault judgm ents of tran sf orme r type.  In additio n , compa r ed  to o t her intelli gen t algorith m , firstly, the Bia s   regul ari z ati on fu zzy   L-M fu sion  m odel n o t only  overcome th e  ab solute  rati o of codin g  b ound ary,  but  also i m prove  the  parall e l processing ability .  As for the  23th poin t, its fault type belongs to the spark di scharge  whi c h is n o t an effective d i agno si s of the fault ty pe,  becau se of the less fault types of traini ng  sampl e s. Th e  actual o u tput  and expe cte d  output of  transfo rme r  are con s i s tent  with the resid ual  test point s. Secon d ly, by increa sing t he inp u t dim ensi on of  sa mple data s the L-M  net work  overcome s th e slo w  co nvergen ce rate a n d  low  convergen ce preci s i on of  the stan dard BP neu ral  netwo rk. Fina lly, the GA method is so complex that  the netwo rk is easy to fall into local opti m al.  More over, the PSO method is ea sy to fall into  local optimum an d particl es a r e easy to re ach   prem ature  co nverge nce. T herefo r e,  usi ng the Bi as regula r ization  method i s   su perio r to th GA  algorith m  and  PSO algorith m  in optimizin g the weig ht and thre sh old .     Thus, Bia s  re gulari z atio n fuzzy L-M fu si on mod e l is  a optimizatio n algo rithm in trainin g   rate and a c cu racy.       5. Conclusio n   Thro ugh th contrast of th e above t w o f u sio n   diag no sis re sults,  it can be con c l uded  th at  th e  p e r f o r man c e o f  Bias  R e gu la r i z a tion  F u zz y L- M N e tw or k is  s u pe r i or  to th e  no  fea t u r e   redu ction fu si on mod e l whi c h is Bia s   Re gulari z at io n L - M Ne ural Ne twork. The fo rmer  diag no si model  rem o ves th red u n dant featu r e  i n formatio n, n o t only  retaini ng  key attri b u t es b u t al so  fully  reflectin g  the  characte risti cs of input s after  the co mbination a n d  optim izatio n of the feature   informatio n. What’ s  mo re,  the forme r  di agno si mod e l achieve s  b e tter cl assification re sult and   greatly in cre a se s the a c curate rate i n  the  aspe ct of diagno sis re sult s. For the form er  optimizatio n algorith m  whi c h ma ke the  network error re ach the expecte d value only after 15  iteration s  of t r ainin g , the  a c cura cy  rate  of f ault diag n o si s i s  89.8 3 % . And the p r edi ction  effect  wa far  sup e rio r   to  the  gene ral gra d i ent  de scent method and  L-M algo rith m.  Thro ugh  th e   analysi s  of e x amples, the  information  fusion fault d i agno si s method ba se d o n  Fuzzy co di ng  boun dary an d  Bias reg u lari zation L - M ne ural net wo rk i s  effective an d feasibl e     Ackn o w l e dg ements   This p ape r is sup p o r ted by Nati onal Basi Re sea r ch Progra m  of China(973  Program)(2 0 09CB7 245 07 -3) S c ien c and T e ch nol ogy Re se arch and  Devel opment p r o g rams  of Shaanxi P r ovinci al  Co mmittee(20 11 KJXX09) a n d  the Mi nistry  of edu catio n   about "Prog r am  for Ne w Ce ntury Excellent  talents" (NCE T-11 -10 4 3 )       Referen ces   [1]    Li Bi-c he ng, H uan g Ji e, Gao   Shi-h a i.  Infor m ation  fusio n  te chno logy  a nd  i t s app licati on.  First  Editio n.   Beiji ng: Nati on al Defe nce Ind u str y  Press. 20 10: 13-1 8 [2]    Han Ch on g-zh ao, Z hu Hon g - y a n , Dua n  Z h a n -she ng.  Multi- source inf o rma tion fusio n .  Second Ed ition.   Beiji ng: T s ingh ua Un iversit y  P r ess. 2010: 1 5 - 20.   [3]    Peng  Nin g y u n , W en  Xish an,  Che n  Jia n g bo.  Rese arch o n   Po w e r T r ansfo rmer F ault Di a gnos is  w i th   BPNN Method.  High Vo ltag e Appar atus.  200 4; 40(3): 17 3-1 76.   [4]    YAN  Xu e-son g , W U  Qing- H ua, Z H ANG C an. An   Improv ed Ge netic A l gorithm  an d Its App licati o n .   T E LKOMNIKA Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri n g .  2012; 1 0 (5): 1 081- 108 6.   [5]    Li L i n, W a n Z h i c ong. T he res e arch o n   po w e rt ransformer  ins u lati on fa ult d i a gnos is b a se d o n  the f u z z three ratio met hod.  Z he ji an g Electric Pow e r.  2011; (2): 12- 14.    [6]    HE Jie, GUO Hui. A Modifified  Particle Sw arm Optimization Algorit hm.  T E LKOMNIKA Indon esia n   Journ a l of Elec trical Eng i ne eri n g . 201 3; 11(1 0 ): 5842- 58 50.   [7]    W ang Y o n g -qi ang,  Lv F a ng -chen g, L i  H e -ming.   Synth e tic F a u l t Di a gnos is Met h o d  of  Pow e r   T r ansformer B a sed  on  Ro ug h Set T h e o ry  and  Bayes i a n   Netw ork.  Proceedings  of the CSEE. 2006;   26(8): 13 8-1 4 1 .   [8]   Yang  Li ,, Sha ng Yo ng Z h o u  Yuefe n g P r oba bil i ty reas oni ng a ndfu z zy techni qu app lie d fo r   ide n tifying pow er  transformer m a l functi on P r oceedings of the CSEE. 2000; 20(7): 19-23.  [9]    CHENG Jia-tang, X IONG Wei, XU Shao-kun. Po w e r T r a n sformer F ault  Diag nosis B a sed o n  Ne ura l   Net w orks  w i t h  Improve d  Part ic le S w arm Op timization.  High Voltag App a r a tus . 201 2; 48( 2): 42-45.   [10]    JIA Rong, XU Qi-hui, LI Hu. Po w e r T r ansformer  F ault Dia gnos is via Ne u r al Net w ork B a sed on Partic le   S w a rm Optimiz a tion  w i t h  Nei g hbor hoo d Oper ator.  High Vo ltage Ap par atus.  2008; 4 4 (1): 8 - 10.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3616 – 36 24   3624 [11]   Z H ANG  De-fe ng.  MAT L AB n eura l  netw o rk  app licati on  des ign.  First Editi on. Bei jin g: Ch ina M a chi n e   Press. 2009: 1 07-1 13.   [12]    SONG Gong- yi , G uo Qing-tao ,   T u  F u -rongl.  Novel Met hod f o rT ransfor m er  F aults Dia gnos is Based o n   T heory of F u zzy Bayesia n  Net w orks Proceedin g s of the C S U-EPSA. 201 2; 24(2): 10 3-1 0 5   [13]    Cao  Dun-k u i.  Gas in tra n sfo rmer oil  an al ysis f ault  dia g n o sis a nd  insp e c tion. F i rst Edi t ion. Bei j i ng:   Chin a Electric  Po w e r Press. 2 005: 11 7-1 24.   [14]    W A NG Xia o - x i a , W A NG  T ao. Po w e r T r ansformer F ault Di agn osis Bas e d  on Ne ural N e t w o r k Evolv e d   by  Particle S w arm Optimization.  Hig h Volta ge Eng i n eeri n g .   2008; 34( 11): 236 2-23 67.                                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.