【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力设备故障监测，具体涉及一种基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法。
技术介绍
1、母线是电力设备中一种重要的输电和配电装置，负责将电能从发电机组传输到变电所或用户端，广泛应用于电力系统的能量传输和分配。传统的母线大多采用开放式结构，容易受环境影响，如潮湿、尘埃等会影响绝缘性能。为提高母线的可靠性和安全性，电力系统开始采用封闭式母线结构，即为封闭母线。
2、封闭母线采用全封闭的金属壳体设计，将母线完全包裹在内，隔离外界环境，能够有效保护母线。但封闭结构的同时也会使母线内部易产生热量累积。热量累积产生的高温会影响绝缘材料性能，增加绝缘故障风险。因此，需要对封闭母线进行实时测温并在出现异常时及时进行更换。
3、现有的封闭母线温度监测方法主要有热电偶测温法、红外测温法、热电阻测温法。热电偶法主要是使用热电偶作为传感器，直接接触封闭母线表面进行温度测量，此方法精度高，响应速度快。红外测温法是使用红外测温仪通过母线表面发射的红外线辐射来间接测量温度，此方法无接触测温，安装方便。热电阻测温法是使用热敏电阻作为传感器，安装在母线表面进行温度测量的一种简单方法，但是上述三种方法均存在一定的缺点和局限性。
4、热电偶测温法需要直接接触母线表面进行测温，在封闭环境下安装和维护比较不便，需要在多个位置安装热电偶传感器，增加了安装成本和难度；同时热电偶易受环境影响，长期使用后容易出现漂移现象，影响测量精度；接触点可能因温度变化产生热应力，影响接触质量和测量稳定性。
5、红外测温法测
6、热电阻测温需要直接接触母线表面进行测温，在封闭环境下安装和维护不方便，每个测温点需要单独布设热电阻和电路，成本较高，布线复杂度大；热电阻长期高温工作寿命短，定期需要更换，增加后期维护成本；热电阻容易受环境温度和湿度影响，需要定期校准以保证测量精度，热电阻数量限制了测量点的数量和分布，难以实现全面覆盖监测。
技术实现思路
1、根据以上现有技术中的不足，本专利技术提供了一种基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，能够对封闭母线内外部及时进行温度预测，且测量精度高、测量范围广，保障封闭母线长期安全运行。
2、为达到以上目的，本专利技术提供了基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，包括以下步骤：
3、s1、设置封闭母线参数，给定燕隼捕食算法中燕隼种群飞行时的空间范围，并通过安装在封闭母线内部的多个温度传感器获取封闭母线的原始温度数据；
4、s2、设定温度阈值，使此阈值为封闭母线承受的最大温度值，并获取每个温度传感器实时采集的温度数据；
5、s3、初始化燕隼群体，将获得的各个温度数据模拟成多个燕隼种群，作为燕隼捕食算法的输入量；
6、s4、设定燕隼种群的初始参数，包括种群大小、视觉范围、飞行速度、响应强度、发射频率、最大迭代次数；并给每个燕隼种群随机初始化一个起始的飞行位置、飞行方向和飞行速度；
7、s5、以封闭母线在长时间运行时产生的热点为目标，建立目标函数，燕隼捕食算法中，燕隼种群朝向热点飞行，追踪热点目标；
8、s6、迭代更新燕隼种群的位置，在每次迭代中，计算每个燕隼种群当前的目标函数值，即当前位置的温度与阈值温度的差值的绝对值；如果最大迭代次数下寻求的最优值接近封闭母线能承受的最大温度值，终止迭代；否则返回迭代过程，继续迭代寻找热点；
9、s7、在燕隼种群的迭代过程中，加入随机扰动，扰动燕隼种群的飞行方向和速度，使得燕隼种群朝向四周飞行，避免燕隼种群过早的获得局部最优值，从而扩大燕隼种群全局的搜索范围；随机扰动包括对燕隼种群的飞行位置、飞行速度以及飞行方向进行扰动；
10、s8、根据目标函数计算每个燕隼种群飞行时的发射频率和响应强度，引导燕隼种群的飞行轨迹，燕隼种群通过响应强度来不断感知周围的温度，根据温差来自行调整飞行方向，向封闭母线的高温处靠近；
11、s9、重复执行s3至s8，燕隼群体逐渐靠近热点，通过不断迭代，根据每个燕隼种群的当前位置、飞行速度和随机扰动更新各个燕隼种群的飞行位置，找到最佳位置及其对应的适应度值；检查更新后的燕隼种群位置是否满足设定的约束条件，若超出搜索空间范围，则进行修正，否则继续飞行；
12、s10、输出热点区域的坐标和对应的最大温差值，可视化显示封闭母线温度分布，标注出监测到的全部热点，统计并分析燕隼种群的聚集位置，得到封闭母线内部的温度分布和全部热点区域，对热点进行分析判断，确定其是否为潜在故障点。
13、发现潜在故障点后，可以及时提供故障维护。重复执行s1-s10，即可实时的监控与跟踪封闭母线内部的温度变化分布，进行实时故障监测。本专利技术中，加入随机扰动的燕隼捕食算法即为改进燕隼捕食算法。
14、所述的s1中，设置的封闭母线参数为封闭母线的长度和宽度，燕隼捕食算法中，通过燕隼种群的飞行搜索温度的热点，燕隼种群飞行时的空间范围（即为燕隼种群的搜索范围）设定为：
15、长度方向范围：0至封闭母线的总长度l；
16、宽度方向范围：0至w，w为在封闭母线周围设定的一个范围值，表示燕隼种群在封闭母线周围±w的宽度范围内搜索热点；
17、高度方向范围设置为0至0，代表燕隼种群只能在平面进行搜索。
18、所述的s3中，初始化燕隼群体的方法为，给定温度传感器的数量为n个，则燕隼群体包含n个燕隼种群，将每个燕隼种群赋予1至n的编号，为每个燕隼种群随机初始化其位置坐标（xn，yn），位置坐标表示该燕隼种群当前所处的位置，xn对应x方向，即为长度方向，yn对应y方向，即为宽度方向。
19、所述的s4中，设定的初始参数为：
20、种群大小：每个燕隼种群包含y只燕隼，y只燕隼作为种群集体行动（此处的燕隼只数可以理解为燕隼种群在搜索时种群自身的覆盖面积，燕隼只数越多，则燕隼种群自身的覆盖面积越大）；
21、视觉范围：燕隼种群在飞行过程中能看到的范围，设置为1至m单位距离；
22、飞行速度：设置x方向的飞行速度为vx，y方向的飞行速度为vy，设置范围均为-10至10单位/迭代；
23、响应强度：代表燕隼种群发出呼叫声的强度，接近热点时强度增加，强度范围设置为0至10，强度达到10代表燕隼种群到达热点；强度越高，越接近热点；
24、发射频率：设置燕隼种群发射呼叫声的频率下限为0至20khz，燕隼种群发射呼叫声的频率上限为20至60khz；
25、最大迭代次数：设置燕隼捕食算法的最大迭代次数为500次。
26、所述的s5中，建本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的S1中，设置的封闭母线参数为封闭母线的长度和宽度，燕隼捕食算法中，通过燕隼种群的飞行搜索温度的热点，燕隼种群飞行时的空间范围设定为：
3.根据权利要求2所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的S3中，初始化燕隼群体的方法为，给定温度传感器的数量为N个，则燕隼群体包含N个燕隼种群，将每个燕隼种群赋予1至N的编号，为每个燕隼种群随机初始化其位置坐标（xN，yN），位置坐标表示该燕隼种群当前所处的位置，xN对应x方向，即为长度方向，yN对应y方向，即为宽度方向。
4.根据权利要求3所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的S4中，设定的初始参数为：
5.根据权利要求4所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的S5中，建立目标函数的方法为：
6.根据权利要求5所述的基于改进
7.根据权利要求6所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的S7中，加入随机扰动，扩大燕隼种群的位置搜索范围的步骤为：
8.根据权利要求7所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的S8中，引导燕隼种群飞行轨迹，通过响应强度，感知周围温度分布的步骤为：
9.根据权利要求8所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的S9中，每个燕隼种群根据当前视觉的观测结果以及感知结果进行移动，其中视觉观测结果即为燕隼种群距目标热点的距离，感知结果即为燕隼种群感知周围的温度分布；随后加入随机扰动，模拟视觉的误差，通过不断迭代，更新每个燕隼种群的位置，选择距离目标热点最近位置的燕隼种群作为最优结果，保留适应度最大的燕隼种群位置，输出最优位置和对应的最大适应度值，通过种群协作的方式，燕隼种群逐步靠近热点；其中，适应度值的计算通过进行；
10.根据权利要求9所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的S10中，对温度数据进行分析，找出移动到超过阈值温度的燕隼种群数量，阈值为最大温差的0.5至1；记录每一个热点区域的坐标以及对应的最大温差值，绘制母线温度分布图；以封闭母线长度为x轴，温度值为y轴，绘制出整条封闭母线的温度变化曲线；在温度分布图上标注出监测到的所有热点区域，在封闭母线上统计并分析燕隼种群的聚集位置，得到封闭母线内部的温度分布和全部热点区域，对热点进行分析判断，确定其是否为潜在故障点。
...【技术特征摘要】
1.基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的s1中，设置的封闭母线参数为封闭母线的长度和宽度，燕隼捕食算法中，通过燕隼种群的飞行搜索温度的热点，燕隼种群飞行时的空间范围设定为：
3.根据权利要求2所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的s3中，初始化燕隼群体的方法为，给定温度传感器的数量为n个，则燕隼群体包含n个燕隼种群，将每个燕隼种群赋予1至n的编号，为每个燕隼种群随机初始化其位置坐标（xn，yn），位置坐标表示该燕隼种群当前所处的位置，xn对应x方向，即为长度方向，yn对应y方向，即为宽度方向。
4.根据权利要求3所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的s4中，设定的初始参数为：
5.根据权利要求4所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的s5中，建立目标函数的方法为：
6.根据权利要求5所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的s6中，通过位置更新公式、速度更新公式以及频率更新公式，迭代更新燕隼种群的位置，过程为：
7.根据权利要求6所述的基于改进燕隼捕食算法的封闭母线温度故障监测方法，其特征在于：所述的s7...
【专利技术属性】
技术研发人员：王佐勋，赵国建，张路，隋金雪，王桂娟，田伟，张久堂，马瑞，
申请(专利权)人：山东工商学院，
类型：发明
国别省市：
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