[發明專利]一種基于量子遺傳算法的換流變壓器局放超聲定位方法

在審

• 申請號: 201610025044.9
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105719003A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 龍啟;高錫明;孫勇;夏谷林;黃代寬;王劍坤;李怡;樊友平
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司;武漢大學
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12;G01R31/12
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

技術領域

本發明屬于換流變壓器在線監測技術領域，尤其涉及一種基于量子遺傳算法的換流變壓器局放超聲定位方法。

背景技術

換流變壓器是直流輸電系統中的重要電氣設備，在直流輸電系統中處于樞紐地位，因此電力系統非常重視換流變壓器的健康狀態，尤其是其絕緣介質的健康狀況。隨著電力系統的發展和電壓等級的提高，局部放電已經成為換流變壓器絕緣劣化的重要原因，因而局部放電的檢測和定位也就成為其絕緣狀況監測的重要手段。

換流變壓器局部放電的超聲波定位，為了排除現場變壓器故障定位時的電氣干擾，多采用聲—聲雙曲面定位法。該方法采用聲信號觸發系統，即在分布于油箱側面的一組超聲波傳感器陣列中，由最先收到超聲波信號的傳感器作為觸發源，觸發其余聲通道。由于聲測系統中的干擾相對較少，故可以避免電－聲定位中干擾脈沖誤觸發的情況發生。定位時選擇觸發源傳感器作為參考傳感器，以此為基準，測定同一聲發射信號傳播到其余各傳感器時對應于它的相對時延，將這些相對時延代入滿足該陣列幾何關系的一組雙曲面方程組求解，可求得放電源定位點的幾何位置。

基于上述定位的基本理論，目前國內外提出了多種實現方法，如遺傳算法、單元模塊搜索算法、模式識別及其改進算法等。各類方法均有其特點，對定位計算的速度與精度都有不同程度的提高。基于遺傳算法的定位方法，與其他算法相比，具有程序結構簡單，對初始點無可行性的要求，問題的維數也不受限制的優點。但傳統遺傳算法在理論和實踐中一直存在局部搜索能力差和容易出現過早收斂現象的缺陷，而且對于一些復雜的優化問題，很容易落入局部最優解，而不能達到全局最優的解決方案。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題：提供一種基于量子遺傳算法的換流變壓器局放超聲定位方法；與傳統遺傳算法相比，量子遺傳算法能夠在較小的種群規模下，快速地收斂到全局最優解，量子門的引入使算法具備了開發能力和探索能力，可以保證算法收斂。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

步驟一：采用置于變壓器多個不同位置的超聲傳感器接收局部放電源發出的超聲信號，以笛卡爾坐標系建立距離求解模型；

步驟二：確定量子遺傳算法初始參數，設置最大種群世代G和種群規模N，對染色體進行編碼，令t＝0，初始化種群Q(t)；

步驟三：對初始種群Q(t)每個個體實施一次測量，得到一個狀態P(t)；

步驟四：對狀態P(t)這一組解進行適應度評估，記錄下最佳適應度個體作為下一步演化的目標值；

步驟五：對初始種群的每個狀態計算適應度；

步驟六：若終止條件不滿足，則令t＝t+1，然后依據一定的調整策略，利用量子旋轉門操作對種群個體進行更新，得到子代種群Q(t+1)，重復步驟三、步驟四和步驟五；上述所說的終止條件根據目標解所需精度要求，進行設定；

步驟七：記錄最佳個體及適應度，直到終止條件滿足，停止算法輸出結果。

優選地，上述步驟一中超聲傳感器的數量為n(n≥6)個，設置在換流變壓器油箱外壁。

以油箱下頂點為坐標原點建立笛卡爾坐標系，建立非線性數學模型：