0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

GEP算法在电力变压器故障诊断中的应用

电子设计 作者:电子设计 2018-10-29 08:05 次阅读

引言

变压器电力系统的重要设备之一,它的故障将对供电的可靠性和系统的正常运行产生严重影响。因此,开展变压器故障早期诊断,对保证变压器长期安全可靠运行,减少不必要的停用,防止异常情况的发展具有极为特殊的意义。目前,国内电力系统使用的大型变压器多为油浸式变压器,其内部变压器油和固体绝缘材料由于受电场、热、湿度、氧等因素的影响,会逐渐老化、分解,产生少量的氢、低分子烃类气体、一氧化碳和二氧化碳等气体,且大部分溶解在油中。当变压器内部存在潜伏性故障或故障加剧时,油中溶解气体数量会相应增加,最终造成瓦斯保护动作。显然,故障气体的组成、含量和产气速率是诊断变压器故障存在、发展以及故障性质的重要依据,通过检测变压器油的色谱情况,对早期诊断变压器的内部故障、实现安全生产至关重要。

近年来,对电力变压器故障诊断新方法的探讨和研究,引起了国内外科研工作者的极大关注。常用的IEC三比值法及相关改良比值法在工程实际使用中暴露出编码不全、编码边界过于绝对等缺点。

基因表达式程序设计(Gene Expression Programming, GEP)是是葡萄牙科学家Candida Ferreira发现的一种基于基因型(Genome)和表现型(Phenomena)的新型遗传算法。本文对基因表达式程序设计算法加以改进,提出自适应基因表达式程序设计算法并将其应用于电力变压器故障珍断,实例分析结果表明,该算法能有效地对电力变压器的各种故障模式进行检测。

1. 变压器故障诊断自适应GEP算法

1.1 GEP算法的改进

GEP的个体是由多个长度固定不变的基因组成的线性串染色体,然后这些个体被表示成表达式树(Expression Trees, ET)。GEP染色体和表达式树结构简单清晰,通过简单的线性编码和解码规则可无歧义地互化。GEP将这两者分别作为独立个体,对GA和GP的优点分别加以继承,使遗传操作易于实施,结果方便表达。它在符号回归、分类和时间序列问题预测中广泛应用,成为了一个非常有力的数据挖掘工具。

为改善GEP算法性能,对GEP参数进行自适应调整:

1.1.1选择算子:

受免疫算法抗体多样性的启发,多样性可用来提高遗传算法的全局搜索能力而不致陷于局部解。新的选择算子不仅与个体适应度有关,还与个体的浓度有关,个体浓度越大,选择概率越小,个体浓度越小,选择概率越大。个体的选择概率

GEP算法在电力变压器故障诊断中的应用

式(1)中, f(xi) 为个体 i 适应度函数。种群中与个体i基因相似的个体越多,个体i被选中的概率越小。反之,与个体i基因相似的个体越少,个体i被选中的概率就越大。这使含有有效进化基因的低适应度个体也可获得繁殖的机会。这在理论上保证了解的多样性。

1.1.2 变异(转换)Pm和重组pc算子:

为加快GEP算法的收敛速度,变异(转换)Pm和重组pc概率进行自适应调整:当种群比较单一时,Pm和pc变化较大;反之,当种群差别较大时,Pm和pc变化较小。在克服过早收敛和避免优秀个体破坏之间选择了折衷的方案,保证了群体的多样性,克服了GEP算法的不成熟收敛,而达到全局最优。

GEP算法在电力变压器故障诊断中的应用

1.1.3 多种群进化

受多种群并行进化思想的启发,改进的GEP算法中嵌入多种群并行优化与自适应调整相结合的思路,将原种群按其特性划分为几个种群,每个子种群有其各自的特点,这样通过不同子种群之间的进化,可以选取和保留每个种群的优秀个体,避免了单种群进化产生的过早收敛现象,同时又可以保持优秀个体的进化稳定性。

表1 种群参数特征

GEP算法在电力变压器故障诊断中的应用

如表1所示,将某种群划分为四类种群同时进化。前三类种群按照各自的进化策略并行进化,种群4为保留子种群,它开始没有个体,它是由前三类种群进化过程中选取的优秀个体组成,其作用在于保存前三类种群进化的优秀个体,使不遭受破坏,又使个体分布多样性,同时其自身也在进化,其pm,pc 均比较小,目的在于保持个体的稳定性和多样性。

1.2自适应并行GEP算法的实现,自适应并行GEP算法的实施步骤如下:

(1) 按表1随机初如化种群1,种群2,种群3,种群规模分别为N1,N2,N3。

(2) 计算各种群中个体的拟合度,并判断是否符合优化准则,若符合,输出最佳个体及其代表的最优解,并结束运算;否则转向(3)步。

(3) 根据公式(2)、(3)、(4)、(5),每个子群体独立地进行一次自适应GEP进化。

(4) 每个个体根据公式(1)进行选择,产生下一代群体。

(5) 将各种群中的最优个体注入到种群4中,并且从所有子种群体中找出一个最优个体,再将此个体注入每个子群体中,替代各子种群体中的最差个体。

(6) 种群4按表1的pm,pc进化产生新一代。

(7) 判断是否符合优化准则。若满足则结束本次计算,否则继续第(2)步。

2. 自适应GEP算法在电力变压器故障诊断中的应用

2.1 算法参数设置:

进化代数 max_ generation=1000 ; 终点集T={x1,x2,x3,x4,x5},其中x1,x2,x3,x4,x5分别代表H2,CH4,CH4,C2H4,C2H6,C2H2共5种气体的体积数;函数集F={+,—,*,/,L,E,~,Q,S,C}。其中L代表自然对数,E代表 ,Q代表开方函数,~代表 ,S代表正弦函数,C代表余弦函数。

2.2实例分析

2.2.1 变压器故障类型:

有单一故障类型和多故障类型(见表2)

表2 变压器故障类型

GEP算法在电力变压器故障诊断中的应用

2.2.2 比较

以下对由自适应的GEP算法建模得到的结果与文献中得到的结果进行比较,以某电力变压器故障实例作样本集(表3)

表3预测模型的样本集及与其他方法结果比较

GEP算法在电力变压器故障诊断中的应用

从表3结果不难看出:自适应的并行GEP算法均得出了正确的诊断结果,表明了该算法对电力变压器多故障同时发生的情况有很高的诊断准确率,其结果比BP神经网络、文献的免疫分类算法都优。

3. 结束语

(1)新的选择算子、变异(变换)、重组算子和多种群算子保证了种群的多样性,确保算法不陷入局部最优,而快速达到全局最优。

(2)多种群算子突破了单一种群考虑信息的不足和解的单一化,以及现有多种群遗传算法中局限于单一的固定的参数值。由于种群4保存了其他子种群的优秀个体,确保了优秀个体的进化稳定性,提高了算法的收敛速度。

(3)将改进的GEP算法用于电力变压器诊断中,故障诊断准确率要高于BP神经网络和文献的人工免疫分类法,证明了本算法的有效性。

4. 创新点

改进的自适应并行GEP算法在电力变压器故障诊断中的应用是正确、高效的。实例结果表明它的电力变压器故障诊断准确率很高,从而说明本算法是高效的。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 变压器
    +关注

    关注

    159

    文章

    7321

    浏览量

    134860
  • 神经网络
    +关注

    关注

    42

    文章

    4762

    浏览量

    100522
  • 编码
    +关注

    关注

    6

    文章

    935

    浏览量

    54759
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    干式电抗故障诊断和排除方法是什么?

    干式电抗是一种常用于电力系统以限制电流突变和调整电压的设备。由于其工作环境的严酷性和重要性,故障诊断和排除就显得尤为重要。以下是干式电抗
    发表于 11-13 10:32

    电力检测仪器故障诊断的应用

    随着电力系统的规模不断扩大和复杂度增加,电力系统的故障诊断变得越来越重要。电力检测仪器作为故障诊断的重要手段,其准确性和实时性对于
    的头像 发表于 10-30 10:10 165次阅读

    智能AI终端故障诊断具体是如何工作的?

    梯云物联的智能AI终端故障诊断扮演着至关重要的角色。这一系统通过集成先进的物联网技术、大数据分析和人工智能算法,实现了电梯维保与急修的精准分离,大幅提升了维保效率和服务质量。
    的头像 发表于 10-17 11:46 187次阅读

    晶闸管故障诊断方法

    晶闸管作为一种重要的电力电子器件,电力控制系统、工业电机驱动、可再生能源发电等领域广泛应用。然而,晶闸管使用过程可能会遇到各种
    的头像 发表于 08-27 11:31 716次阅读

    分布式故障诊断装置

    电力系统的运营,各电压等级输电线路的故障点正确、快速诊断一直是一个关键问题。随着科技的进步,分布式
    的头像 发表于 08-19 18:31 398次阅读
    分布式<b class='flag-5'>故障诊断</b>装置

    旋转变压器故障诊断方法

    旋转变压器作为电机或发电机的重要部件,其故障诊断对于确保设备的正常运行至关重要。以下是对旋转变压器故障诊断方法的详细探讨,旨在提供全面且深入的理解。
    的头像 发表于 08-19 17:53 773次阅读

    继电器故障诊断与智能维护技术

    随着电力电子技术的迅猛发展,继电器作为电力系统的关键元件,其性能和稳定性直接影响到整个系统的运行效率。因此,对继电器进行故障诊断和智能维护显得尤为重要。本文旨在探讨继电器
    的头像 发表于 06-24 11:49 819次阅读

    变压器分接开关状态在线监测故障诊断系统的特点——每日了解电力知识

    今天武汉摩恩智能电气有限公司带大家了解一下MECD-200变压器分接开关状态在线监测故障诊断系统。 MECD-200变压器分接开关状态在线监测故障诊断系统功能特点: 1.适用于所有类型
    的头像 发表于 06-04 09:27 335次阅读
    <b class='flag-5'>变压器</b>分接开关状态在线监测<b class='flag-5'>故障诊断</b>系统的特点——每日了解<b class='flag-5'>电力</b>知识

    电力变压器的运行原则 电力变压器的额定运行方式

    电力变压器的运行原则 电力变压器的额定运行方式 电力变压器是将交流电能从一个电压水平转换到另一个
    的头像 发表于 03-07 16:54 1158次阅读

    电力变压器的内部缺陷及诊断方法

    电力变压器的内部缺陷及诊断方法  电力变压器作为电力系统
    的头像 发表于 03-05 16:30 755次阅读

    变压器顶盖着火故障诊断分析

    故障现象:炎炎七月的一个傍晚,这台变压器顶盖高压套管处燃着大火,并散发出浓烈的油脂味。断电扑灭大火后,爬上变压器顶部观察,发现一幅惨不忍睹的景象:L3相高压电缆已经炸裂,接线柱上端螺纹损坏;铝接线
    的头像 发表于 01-25 10:26 537次阅读

    带负荷调压时变压器跳闸故障诊断分析

    故障现象:在运行几年后,带负荷进行电压调节,在此过程变压器突然跳闸,导致大面积停电。
    的头像 发表于 01-18 09:50 636次阅读

    逆变电路故障诊断与保护

    逆变电路故障诊断与保护是电力电子技术的一个重要环节,其主要目的是逆变电路出现故障时,能够
    的头像 发表于 12-27 17:49 603次阅读
    逆变电路<b class='flag-5'>中</b>的<b class='flag-5'>故障诊断</b>与保护

    LabVIEW齿轮箱故障诊断的应用

    LabVIEW齿轮箱故障诊断的应用 现代机械工业,齿轮箱作为重要的传动设备,其性能稳定性对整体机械系统的运行至关重要。
    发表于 12-25 18:55

    变压器主要故障变压器一般都应该配置哪些保护?

    变压器被誉为电力系统的“心脏”,其电网中发挥着不可替代的作用,变压器一旦发生故障,对电网将造成非常大的影响。
    的头像 发表于 12-12 10:41 1243次阅读