一种鲸鱼-BP优化新型电力系统油纸绝缘水分评估方法与流程

本发明涉及电气，具体涉及一种鲸鱼-bp优化新型电力系统油纸绝缘水分评估方法。

背景技术：

1、在电力系统中，油纸绝缘电力变压器已然被广泛应用于各个能量转换的关键位置，因此对于电力系统运行的安全性及可靠性而言，该类型电力变压器的安全稳定运行至关重要。但在长期运行的过程中，油纸绝缘变压器会受到诸多因素的影响而发生老化现象。油纸绝缘变压器的老化可能导致整个新型电力系统瘫痪，造成国民经济的重大损失，影响油纸绝缘变压器的绝缘状态的因素众多，比如水分、酸类和醇类等，而在这众多因素中，水分不但能显著加速油纸绝缘变压器的老化速率而且严重影响油浸纸板的老化状态，因此对于变压器油纸绝缘进行水分评估，对于电力系统的稳定运行有一定必要性。

2、例如cn113670987a《油纸绝缘老化状态的识别方法、装置、设备和存储介质》公开了一种“油纸绝缘老化状态的识别方法、装置、设备和存储介质。所述油纸绝缘老化状态的识别方法包括：获取待测油纸绝缘的平均聚合度，并获取所述待测油纸绝缘的频域介电谱特征值；调用预先训练完成的含水量识别模型对所述频域介电谱特征值处理得到所述待测油纸绝缘的含水量，所述含水量识别模型通过若干油纸绝缘样品对应的频域介电谱特征值和含水量训练得到；根据所述平均聚合度和所述含水量识别所述待测油纸绝缘的老化状态。该油纸绝缘老化状态的识别方法能够提高油纸绝缘老化状态的识别精度”，上述方法采用神经网络算法，传统的神经网络算法具有搜索速度快，编程简单等优点，但对权重与阈值依赖性大，容易陷入局部最优，全局搜索能力不足，结果精准度不高。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提供了一种鲸鱼-bp优化新型电力系统油纸绝缘水分评估方法，具体步骤为：

2、对油纸绝缘样品进行频域介电谱fds测试，获得样品数据集；

3、构建bp神经网络，利用鲸鱼优化算法优化bp神经网络获得鲸鱼-bp模型，根据样品数据集对鲸鱼-bp模型进行训练获得绝缘水分评估模型；

4、利用绝缘水分评估模型对新型电力系统待评估变压器油纸系统进行绝缘水分评估，获得水分评估结果，根据所述水分评估结果判断新型电力系统变压器油纸老化状况与老化速率。

5、优选的，所述对油纸绝缘样品进行频域介电谱fds测试，获得样品数据集具体为：

6、利用介电响应分析仪对油纸绝缘样品进行fds测试，提取测试结果中的频域特征参量，选取特征频段的fds特征参量作为fds特征量，利用水分仪获得特征频段的fds特征参量对应的含水量，将所述fds特征量和其对应含水量进行归一化处理后作为样本数据集，其中，所述特征频段为f＝10-1hz，f＝100hz，f＝101hz三个频率点，所述特征参量为介质损耗因素；

7、介质损耗因素以公式表达为：

8、

9、式中，tanδ为介质损耗因素，e为频域介电谱中宏观电场强度，e为电子常量，ω为交流电的正弦变化角度，t’为交流电与直流电交换的间隔，∈0为真空中的介电常数。

10、优选的，构建bp神经网络，其中，所述bp神经网络的拓扑结构包括输入层、输出层和隐含层，所述bp神经网络的隐含层以公式表达为：

11、

12、所述bp神经网络的输出层以公式表达为：

13、

14、式中，x为数据集数，n为神经元数目，z为隐藏层数，k为隐含层神经元，y为输出层数，m为输出层神经元数，wij为输入层到隐含层的权重值，wjk为隐含层到输出层的权重值，qk为输入层到隐含层的阈值，qj为隐含层到输出层的阈值；

15、所述bp神经网络的目标函数以公式表达为：

16、

17、式中，dk为实际期望输出，yk为实际输出。

18、优选的，利用鲸鱼优化算法优化bp神经网络获得鲸鱼-bp模型具体为：

19、将bp神经网络的权重值和阈值作为鲸鱼优化算法的位置向量，初始化鲸鱼优化算法参数，包括迭代次数t、最大迭代次数t和收敛因子a；

20、将bp神经网络的目标函数作为鲸鱼优化算法的适应度函数，计算鲸鱼个体适应度，获得最优适应度值的位置向量，并将其作为当前最优个体位置，将最优个体位置赋值至bp神经网络，作为bp神经网络最优权重值和最优阈值，所述获得最优权重值和最优阈值的bp神经网络即为鲸鱼-bp模型；

21、其中，获得当前最优个体位置以公式表达为：

22、d＝x(t)-c×xrand(t)；

23、x(t+1)＝xrand-a×d；

24、式中，xrand为鲸鱼群随机位置向量；x为个体所在位置向量，t为当前迭代次数，d为鲸鱼包围时距离，a和c为系数，以公式表达为：

25、a＝2a·r1-a；

26、c＝2r2；

27、

28、式中，r1、r2为区间[0,1]的随机数；

29、d＝c×x*(t)-x(t)；

30、x(t+1)＝x*(t)-a×d；

31、式中，x*(t)为最优个体位置，x(t)为当前个体所在位置；

32、

33、式中，b为对数螺旋转常数，l为区间[-1,1]的随机数，p为区间[0,1]的随机数，p为鲸鱼在收缩包围和螺旋上升之间进行随机选择的概率，dt为当前个体和最优个体之间的距离。

34、优选的，利用鲸鱼优化算法优化bp神经网络获得鲸鱼-bp模型还包括在获得当前最优个体位置的计算过程中，根据a的值对鲸鱼个体位置进行更新，具体为：

35、当|a|<1时，根据获得当前最优个体位置的公式计算获得鲸鱼个体位置；

36、若|a|≥1,随机更新鲸鱼个体位置。

37、优选的，利用鲸鱼优化算法优化bp神经网络获得鲸鱼-bp模型还包括在获得当前最优个体位置的计算过程中，当迭代次数满足终止准则时，输出最优个体位置，其中，所述终止准则为t＞t，终止寻优算法；t≤t，令t＝t+1，继续寻优。

38、本技术还提供了一种鲸鱼-bp优化新型电力系统油纸绝缘水分评估系统，包括数据获取单元、数据处理单元和输出单元，其中：

39、所述数据获取单元用于获取待测油纸特征参量，其中，所述特征参量为介质损耗因素；

40、所述数据处理单元的输入端与数据获取单元的输出端电连接，所述数据处理单元内设有绝缘水分评估模型，通过获取的待测油纸特征参量获得油纸绝缘含水量；

41、所述输出单元的输入端与数据处理单元的输出端电连接，用于获取油纸绝缘含水量输出水分评估结果。

42、优选的，所述水分评估结果用于判断油纸老化状况与老化速率。

43、本技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的一种鲸鱼-bp优化新型电力系统油纸绝缘水分评估方法。

44、本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的一种鲸鱼-bp优化新型电力系统油纸绝缘水分评估方法。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

46、本发明提供一种鲸鱼-bp优化新型电力系统油纸绝缘水分评估，通过频域介电谱法(fds)测试油纸绝缘样品获得样品数据集，测试频带宽，不容易受到噪声影响，从中提取特征量，获得的特征准确率高；利用鲸鱼优化算法对传统bp算法进行改进，避免了bp算法训练过早收敛，增加bp算法权重与阈值可靠性，通过改进的鲸鱼-bp模型进行训练获得绝缘水分评估模型，利用绝缘水分评估模型对电力系统变压器油纸绝缘水分含量进行评估，增强算法全局优化能力，评估结果更为精准。