[發明專利]基于小種群實數遺傳算法的高壓絕緣子數值優化方法

在審

• 申請號: 201810589280.2
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108875187A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 鄒宏亮;柳駿;劉寶榮;李一雯;林俊;蔣行輝;何瑾;葉菁;董文碩;張葉
• 申請（專利權）人: 國網浙江臺州市椒江區供電有限公司;國網浙江省電力有限公司臺州供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/00;G06N3/12
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 項軍

本發明公開了基于小種群實數遺傳算法的高壓絕緣子數值優化方法，屬于優化技術領域，包括：基于共享函數的小生境遺傳算法調整群體中各個個體的適應度；基于得到的適應度的數值采用逆向選擇算子對最小值的問題進行求解；采用個體間的歐式距離來指導交叉配對，得到母體選擇算子；基于得到的母體選擇算子對含有放大因子的交叉算法進行修改，得到新型交叉算法；對實數遺傳算法中的變異算子進行修改，得到修改后的變異算法。將遺傳算法與有限元法結合，對基本遺傳算法進行了改進，提出了一種保持種群多樣性的改進遺傳算法，有助于有效改善絕緣子的電場分布，使絕緣子的結構和均壓環的結構更加合理，且所需種群規模小，節省了優化時間。

技術領域

本發明屬于電力系統領域，特別涉及基于小種群實數遺傳算法的高壓絕緣子數值優化方法。

背景技術

絕緣子是特高壓輸電線路和變電站中大量使用的電工產品，其絕緣性能將直接影響到整條線路和變電站的安全運行，是設備安全的一個重要方面。與瓷和玻璃等盤形絕緣子相比，復合絕緣子具有重量輕、強度大、耐污閃能力強、不用清掃、便于安裝和運行維護等諸多優點。但由于絕緣子的金屬部分與接地鐵塔或帶電導線間有電容存在，這使沿絕緣子串的電壓分布不均勻。此外由于復合絕緣子沒有球頭和鋼帽等中間金屬元件，使得電壓分布不均勻的情況相比玻璃和瓷絕緣子更為嚴重，在高壓端附近和低壓端附近產生較高的場強，會產生電暈。安裝均壓環能夠明顯改善絕緣子沿面電場分布，降低絕緣子端部場強以避免產生電暈，延緩有機絕緣材料的老化，延長絕緣子的使用壽命，對于電力系統的安全運行具有重要意義。

在絕緣子的電場計算中一般需要考慮桿塔和導線的影響，由于整體結構的復雜性，用傳統的方法難以優化。均壓環的結構參數及安裝位置等因素將直接影響絕緣子沿面電場分布；同時，當均壓環自身表面的電場強度超過2.2kV/mm時，均壓環自身也會產生電暈，這樣反而降低了絕緣子的絕緣性能。

發明內容

本發明實施例提供了基于小種群實數遺傳算法的高壓絕緣子數值優化方法，能夠有效改善絕緣子的電場分布，使絕緣子的結構和均壓環的結構更加合理。

為了解決現有技術中存在的缺點和不足，本發明提供了基于小種群實數遺傳算法的高壓絕緣子數值優化方法，包括：

基于共享函數的小生境遺傳算法調整群體中各個個體的適應度；

基于得到的適應度的數值采用逆向選擇算子對最小值的問題進行求解；

采用個體間的歐式距離來指導交叉配對，得到母體選擇算子；

基于得到的母體選擇算子對含有放大因子的交叉算法進行修改，得到新型交叉算法；

對實數遺傳算法中的變異算子進行修改，得到修改后的變異算法。

可選的，所述采用基于共享函數的小生境遺傳算法調整群體中各個個體的適應度，包括：

考慮小生境淘汰技術共享度，共享度是個體i在群體中共享程度的一種度量，它定義為該個體與群體內其它個體之間的共享函數之和，m表示種群規模，S_i表示為：

d_ij為歐氏距離；

在計算出群體中各個體的共享度后，個體的共享適應度f_sh,i依據下式計算：

f_sh,i(x)＝f_i(x)/S_i i＝1,2,···m。

可選的，所述采用逆向選擇算子對最小值的問題進行求解，包括：

考慮逆向選擇算子，定義逆向選擇算子是從一個種群中選擇一個個體，它是S^N到S的隨機映射，它由下面的概率分布確定：