基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法及系统

本发明涉及电力工程，特别涉及一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、在低压配电线路中，网络结构复杂，配电线路工作状态难以监控，同时配电线路随使用时间延长出现老化、用户设备出现故障、发生窃电等，均会对电网产生损失，因此对线路状态进行实时监测，对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。

3、发明人发现，传统的线路潮流计算方法繁琐、准确性低且不适合大规模台区计算，而鲸鱼优化算法可以提高潮流计算的效率和准确性，但传统鲸鱼算法存在精度低、难以达到全局最优、容易陷入早熟等局限。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法及系统，将levy飞行策略和模拟退火策略应用到鲸鱼优化算法寻优过程中，使其能够跳出局部最优，增强了全局搜索能力，并将其与线路潮流计算相结合提出了基于levy飞行和模拟退火改进鲸鱼优化算法的阻抗计算方法，实现了台区支路线损准确计算，进而实现了低压电网的更精确监控和故障诊断。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法。

4、一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法，包括以下过程：

5、获取低压电网台区数据；

6、根据低压电网台区数据得到低压电网的拓扑结构；

7、基于得到的拓扑结构，利用基于levy飞行和模拟退火改进的鲸鱼优化算法计算低压电网各支路阻抗；

8、根据各支路阻抗，利用均方根电流法计算各支路功率损耗；

9、根据各支路功率损耗，得到低压电网故障诊断结果。

10、作为本发明第一方面进一步的限定，低压电网台区数据至少包括台区各支路的电压、电流、有功功率和无功功率。

11、作为本发明第一方面进一步的限定，获取低压电网台区数据之后，进行低压电网台区数据的预处理；

12、所述预处理至少包括：采用贝叶斯线性回归模型进行低压电网台区数据的填补。

13、作为本发明第一方面进一步的限定，以所有时间维度下的标准差的均值最小为目标函数，利用基于levy飞行和模拟退火改进的鲸鱼优化算法计算低压电网各支路阻抗；

14、其中，采用标准差来表示根据某用户数据推导出的变压器二次侧电压的计算值与真实值的差异值，根据同一时刻所有用户对应的标准差，得到所有时间维度下的标准差的均值函数，以此函数最小为目标函数。

15、作为本发明第一方面更进一步的限定，利用基于levy飞行和模拟退火改进的鲸鱼优化算法计算低压电网各支路阻抗，包括：

16、根据确定的目标函数，产生自变量的随机种群；

17、计算目标函数值，并记录最优函数值和对应的位置，更新第一矩阵向量系数、第二矩阵向量系数、权重因子和鲸鱼改变行为概率的值；

18、当鲸鱼改变行为概率小于第一设定值且第一矩阵向量系数小于第二设定值时，进行包围捕食更新位置；

19、当鲸鱼改变行为概率小于第一设定值且第一矩阵向量系数大于或等于第二设定值时，进行随机搜索更新位置；

20、当鲸鱼改变行为概率大于或等于第一设定值且第一矩阵向量系数大于或等于第二设定值时，进行螺旋更新位置；

21、产生新的种群，计算更新后的目标函数的函数值，并记录对应位置；

22、若更新后的目标函数的函数值优于最优值，则新种群鲸鱼位置代替原来鲸鱼位置；

23、若更新后的目标函数的函数值差于最优值，计算接受劣质解概率决定是否接受新种群鲸鱼位置；

24、执行退温操作，进行levy飞行，更新自身位置；

25、判断是否达到最大迭代次数，若没有则返回继续迭代计算，若达到最大迭代次数则进行下一步；

26、输出全局最优值以及对应的自变量的位置，进而得到台区内各支路阻抗的矩阵。

27、作为本发明第一方面更进一步的限定，第一矩阵系数a为a＝2ar1-a，第二矩阵系数c为c＝2r2，其中，a＝2-2n/nmax，n为迭代次数，r1和r2是[0,1]间的随机数，a为随迭代次数增加而线性递减的系数，nmax表示最大迭代次数。

28、作为本发明第一方面更进一步的限定，根据各支路阻抗，利用均方根电流法计算各支路功率损耗，包括：

29、根据台区内各支路阻抗的矩阵以及各支路的电压、有功功率和无功功率，得到各支路的功率损耗矩阵。

30、第二方面，本发明提供了一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断系统。

31、一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断系统，包括：

32、数据获取模块，被配置为：获取低压电网台区数据；

33、拓扑生成模块，被配置为：根据低压电网台区数据得到低压电网的拓扑结构；

34、阻抗计算模块，被配置为：基于得到的拓扑结构，利用基于levy飞行和模拟退火改进的鲸鱼优化算法计算低压电网各支路阻抗；

35、功率损耗计算模块，被配置为：根据各支路阻抗，利用均方根电流法计算各支路功率损耗；

36、故障诊断模块，被配置为：根据各支路功率损耗，得到低压电网故障诊断结果。

37、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法中的步骤。

38、第四方面，本发明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程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法中的步骤。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

40、1、本发明将levy飞行策略和模拟退火策略应用到鲸鱼优化算法中，扩大了算法种群的多样性，并且能以一定概率接受劣质解，提高了算法的全局搜索能力，从而跳出了局部最优，实现了全局最优。

41、2、本发明将基于levy飞行和模拟退火改进的鲸鱼优化算法应用到线路潮流计算方法的阻抗计算步骤中，能够高效准确的计算出台区各支路的阻抗值，并且增强了计算大规模台区阻抗的能力，结合均方根电流法可以快速准确的分析出各支路的功率损耗。

42、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法，其特征在于，包括以下过程：

2.如权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法，其特征在于，

5.如权利要求4所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法，其特征在于，

6.如权利要求5所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法，其特征在于，

7.如权利要求5所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法，其特征在于，

8.一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法中的步骤。

10.一种电子设备，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程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法中的步骤。

技术总结
本发明提供了一种基于改进鲸鱼优化算法的低压电网故障诊断方法及系统，根据低压电网台区数据得到低压电网的拓扑结构；基于得到的拓扑结构，利用基于Levy飞行和模拟退火改进的鲸鱼优化算法计算低压电网各支路阻抗；根据各支路阻抗，利用均方根电流法计算各支路功率损耗；根据各支路功率损耗，得到低压电网故障诊断结果；本发明将Levy飞行策略和模拟退火策略应用到鲸鱼优化算法寻优过程中，使其能够跳出局部最优，增强了全局搜索能力，并将其与线路潮流计算相结合提出了基于Levy飞行和模拟退火改进鲸鱼优化算法的阻抗计算方法，实现了台区支路线损准确计算，进而实现了低压电网的更精确监控和故障诊断。

技术研发人员：张法业,李彦君,张雷,姜明顺,王晓龙,赵彤
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13