[發明專利]一種基于粒子群與遺傳算法聯合的天線陣列布置優化方法

在審

• 申請號: 202110315980.4
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113191070A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 邢振華;梁作賓;吳斌;趙治國;許行;李兆飛;葉俊;代佳佳;郭昱延;韓平;秦松
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司泰安供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/18;G06N3/00;G06N3/12;G06F111/04
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 李舜江

本發明涉及一種基于粒子群與遺傳算法聯合的天線陣列布置優化方法，包括以下步驟：S1：確定優化目標函數的步驟，S2：確定約束條件的步驟，S3：天線陣列優化的步驟，S4：獲得天線陣列最優化的步驟。

技術領域

本發明屬于電力設備絕緣狀態評估技術領域，具體涉及一種基 于粒子群與遺傳算法聯合的天線陣列布置優化方法。

背景技術

局部放電是高壓電力設備絕緣產生貫穿性擊穿前發生的放電現 象，其特點是只在局部的缺陷區域放電，不會造成整體絕緣的破壞， 但在熱、電、光、機械長時作用下會擴大缺陷，引起絕緣整體劣化。

絕緣件內部氣泡、裝配殘留異物及絕緣包扎不良等缺陷極易引 發局部放電，是電力設備故障跳閘的主要原因。國內外電網運行經 驗表明，絕緣故障早期的主要表現形式是局部放電，它既是引起絕 緣劣化的主要原因，又是表征絕緣狀況的特征量。因此普遍將局放 檢測作為診斷設備絕緣狀況的重要手段，如何快速有效地檢測局放 并確定放電位置一直是科研工作者和現場運行人員十分關注的問 題。

目前國內外開展的局放檢測，通常針對氣體絕緣組合電器(GIS) 及變壓器等核心設備采用在線監測與帶電檢測兩種方式，在設備上 固定安裝局放檢測裝置，測量主要針對單一具體設備。

電流互感器、斷路器、套管及隔離開關等設備的故障率也較高， 但目前極少在這些設備上安裝局放監測裝置，它們的局放問題也應 該引起關注。在變電站各種設備上大規模安裝在線監測裝置的成本 極高，使用帶電檢測方法完成全站巡檢的效率較低。此為現有技術 的不足之處。

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明提供一種基于粒子 群與遺傳算法聯合的天線陣列布置優化方法；以解決現有技術中存 在的上述缺陷，是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述現有技術存在的缺陷，提供設計 一種基于粒子群與遺傳算法聯合的天線陣列布置優化方法，以解決 上述技術問題。

為實現上述目的，本發明給出以下技術方案：

一種基于粒子群與遺傳算法聯合的天線陣列布置優化方法，包 括以下步驟：

S1：確定優化目標函數的步驟，具體為：

以克拉美羅下界CRLB的最小值為目標優化天線的陣列布置， 根據坐標定位和波達方向估計，確定基于CRLB的優化目標函數；

S2：確定約束條件的步驟，具體為：

根據現場檢測區域確定限制區域的大小，采用矩形或者圓形兩 種形式的限制區域形式對現場區域進行檢測；

S3：天線陣列優化的步驟，具體為：

結合矩形或者方形的限制區域形式，通過粒子群算法PSO和遺 傳算法GA對坐標定位的天線陣列和波達方向估計的天線陣列進行 優化處理；

S4：獲得天線陣列最優化的步驟，具體為：

采用克拉美羅下屆解析計算，并結合陣列尺寸、寬度比以及布 置方式，對比矩形、菱形以及Y形陣列的定位性能，獲得天線陣列 的最優布置方法。

作為優選，步驟S1中，克拉美羅下界由Fisher信息矩陣(FIM) 的逆計算求得，FIM由概率密度函數與時差定位方程推導得到；傳 播速度為c²，時差估計誤差為σ_d²，放電源距離為r⁴，天線陣列布置 方式為M、X′、Y′、Z′，通過對FIM求逆得到距離r與方位角θ的 CRLB分別為：