[發明專利]一種利用蟻群優化的變壓器運行狀態振聲檢測方法和系統

有效

• 申請號: 202011229107.5
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112307999B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 翟明岳;楊雅文
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N3/00;G06F17/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用蟻群優化的變壓器運行狀態振聲檢測方法，其特征在于，包括：

步驟101獲取按時間順序采集的信號序列S；

步驟102生成循環延遲信號矩陣，具體為：循環延遲信號矩陣記為D，其第i行第j列元素記為d_ij，所用求取公式為：

其中：

為所述信號序列S的第|i-1+j|_N個元素，

|i-1+j|_N表示以N為模對i-1+j取余數，

i＝1,2,···,N為行序號，

j＝1,2,···,N為列序號，

N為信號序列S的長度；

步驟103生成N個窗口循環延遲子矩陣，具體為：第K個窗口循環延遲子矩陣記為J^K，所用求取公式為：

其中：

d_K-1,K-1為所述循環延遲信號矩陣D的第K-1行第K-1列元素，

d_K,K-1為所述循環延遲信號矩陣D的第K行第K-1列元素，

d_K+1,K-1：所述循環延遲信號矩陣D的第K+1行第K-1列元素

d_K-1,K+1為所述循環延遲信號矩陣D的第K-1行第K+1列元素，

d_K,K+1為所述循環延遲信號矩陣D的第K行第K+1列元素，

d_K+1,K+1為所述循環延遲信號矩陣D的第K+1行第K+1列元素，

d_K-1,K為所述循環延遲信號矩陣D的第K-1行第K列元素，

d_K+1,K為所述循環延遲信號矩陣D的第K+1行第K列元素，

d_K,K為所述循環延遲信號矩陣D的第K行第K列元素，

如果K-11，則K-1置為K，

如果K+1＞N，則K+1置為N，

K＝1,2,···,N為窗口序號；

步驟104初始化過程參數，具體為：過程參數包括影響因子α，蒸發速率ρ，常數因子C，迭代控制參數k和連接矩陣γ；連接矩陣γ的初始化值記為γ⁰；所用初始化公式為：

α＝0.41

ρ＝0.6

C＝0.0001

k＝0

γ⁰＝0_3×3；

步驟105更新過程參數，具體為：連接矩陣γ的第k+1步更新值記為γ^k+1，其第l行第m列元素記為所用更新公式為：

其中：

為蟻群信息素，

為蟻群距離，

T為所述信號序列S的采樣間隔，

為所述連接矩陣γ的第k步更新值γ^k第l行第m列元素，

l＝1,2,3為連接行序號，

m＝1,2,3為連接列序號；

步驟106求取更新差值并結束更新，具體為：更新差值記為ε，所用求取公式為：

ε＝|γ^k+1-γ^k|

如果更新差值ε滿足公式ε≥0.001，則所述迭代控制參數k的值加1，并返回所述步驟105和所述步驟106重新進行更新；否則迭代結束，并得到濾波因子ω_lm的值為

步驟107對N個窗口延遲循環子矩陣進行濾波，具體為：對第K個窗口循環延遲子矩陣進行濾波，濾波后的結果記為y_K，所用濾波公式為：

其中：

為第K個窗口循環延遲子矩陣J^K的第l行第m列元素；

步驟108求取N個窗口蟻群優化值，具體為：第K個窗口蟻群優化值記為H_K，所用求取公式為：

H_K＝||YG||_F

其中：

為中間循環矩陣，

為線性梯度矩陣，

||YG||_F表示矩陣YG的Frobenius范數，

σ為所述信號序列S的均方差；

步驟109判斷變壓器運行狀態，具體為：如果第K個窗口蟻群優化值H_K大于等于則變壓器在第K點處于非正常運行狀態；否則變壓器處于正常運行狀態。

2.一種利用蟻群優化的變壓器運行狀態振聲檢測系統，其特征在于，包括：

模塊201獲取按時間順序采集的信號序列S；

模塊202生成循環延遲信號矩陣，具體為：循環延遲信號矩陣記為D，其第i行第j列元素記為d_ij，所用求取公式為：

其中：

為所述信號序列S的第|i-1+j|_N個元素，

|i-1+j|_N表示以N為模對i-1+j取余數，

i＝1,2,···,N為行序號，

j＝1,2,···,N為列序號，

N為信號序列S的長度；

模塊203生成N個窗口循環延遲子矩陣，具體為：第K個窗口循環延遲子矩陣記為J^K，所用求取公式為：

其中：

d_K-1,K-1為所述循環延遲信號矩陣D的第K-1行第K-1列元素，

d_K,K-1為所述循環延遲信號矩陣D的第K行第K-1列元素，

d_K+1,K-1：所述循環延遲信號矩陣D的第K+1行第K-1列元素

d_K-1,K+1為所述循環延遲信號矩陣D的第K-1行第K+1列元素，

d_K,K+1為所述循環延遲信號矩陣D的第K行第K+1列元素，

d_K+1,K+1為所述循環延遲信號矩陣D的第K+1行第K+1列元素，

d_K-1,K為所述循環延遲信號矩陣D的第K-1行第K列元素，

d_K+1,K為所述循環延遲信號矩陣D的第K+1行第K列元素，

d_K,K為所述循環延遲信號矩陣D的第K行第K列元素，

如果K-11，則K-1置為K，

如果K+1＞N，則K+1置為N，

K＝1,2,···,N為窗口序號；

模塊204初始化過程參數，具體為：過程參數包括影響因子α，蒸發速率ρ，常數因子C，迭代控制參數k和連接矩陣γ；連接矩陣γ的初始化值記為γ⁰；所用初始化公式為：

α＝0.41

ρ＝0.6

C＝0.0001

k＝0

γ⁰＝0_3×3；

模塊205更新過程參數，具體為：連接矩陣γ的第k+1步更新值記為γ^k+1，其第l行第m列元素記為所用更新公式為：

其中：

為蟻群信息素，

為蟻群距離，

T為所述信號序列S的采樣間隔，

為所述連接矩陣γ的第k步更新值γ^k第l行第m列元素，

l＝1,2,3為連接行序號，

m＝1,2,3為連接列序號；

模塊206求取更新差值并結束更新，具體為：更新差值記為ε，所用求取公式為：

ε＝|γ^k+1-γ^k|

如果更新差值ε滿足公式ε≥0.001，則所述迭代控制參數k的值加1，并返回所述模塊205和所述模塊206重新進行更新；否則迭代結束，并得到濾波因子ω_lm的值為

模塊207對N個窗口延遲循環子矩陣進行濾波，具體為：對第K個窗口循環延遲子矩陣進行濾波，濾波后的結果記為y_K，所用濾波公式為：

其中：

為第K個窗口循環延遲子矩陣J^K的第l行第m列元素；

模塊208求取N個窗口蟻群優化值，具體為：第K個窗口蟻群優化值記為H_K，所用求取公式為：

H_K＝||YG||_F

其中：

為中間循環矩陣，

為線性梯度矩陣，

||YG||_F表示矩陣YG的Frobenius范數，

σ為所述信號序列S的均方差；

模塊209判斷變壓器運行狀態，具體為：如果第K個窗口蟻群優化值H_K大于等于則變壓器在第K點處于非正常運行狀態；否則變壓器處于正常運行狀態。