一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法技术

本发明专利技术公开了一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法，包括以下步骤：1)在Maxwell软件中，对复合绝缘子电场强度进行数值计算；2）在Maxwell  VBS中调用MATLAB软件的GATBX模块；3)在MATLAB软件中，利用单目标遗传算法对伞裙半径进行优化；4)以伞裙的大、中、小三个半径为优化变量，得出优化的复合绝缘子电场分布。本发明专利技术分别以场强极差Range_E最小和场强梯度最大值Max_GradE最小作为单一优化目标，对复合绝缘子大、中、小伞裙半径进行优化，使得复合绝缘子电场分布更加均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于复合绝缘子电场分布 优化

技术介绍
近年来，由于复合成绝缘子具有防污性能好、轻便、便于维护等优点在我国的电力 系统中得到了广泛的应用。而复合绝缘子由于其外形特点、金具结构和硅橡胶材料的低电 导率，使得电位分布从高压端开始快速衰减，这样的电位分布使得在邻近高压端和接地端 处产生了较高的电场。如果绝缘子表面电场强度超过了电晕起始场强（〇. 45kV/mm)，就会产 生电晕放电。强电场造成绝缘子串和金具表面产生电晕放电的机会增大，会对电力安全运 行造成严重威胁。对于超高压和特高压线路，其电压等级高、电场强度大，复合绝缘子电场 分布较常规线路更不均匀，因此改善复合绝缘子电场分布是超/特高压工程外绝缘设备研 制及其安全运行的关键技术。 目前，研究复合绝缘子电场分布优化的方法有很多，例如：通过对均压环的环径、 管径和环的抬高距进行优化计算，使得棒形悬式绝缘子电场均匀化。但是通过优化伞裙 结构，以求得绝缘子电场均匀化的文献却甚少，因此，本专利技术涉及一种在中调用 matlab谢菲尔德遗传算法模块（GATBX)的复合绝缘子伞裙半径对电场分布的优化软件，拟 通过优化伞裙半径，以得到更加均匀的场强分布。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，分 别以场强极差Range_E最小和场强梯度最大值Max_GradE最小作为单一优化目标，对复合 绝缘子大、中、小伞裙半径进行优化，使得复合绝缘子电场分布更加均匀。为解决上述技术问题，本专利技术公开了， 其特征在于，包括以下步骤： 1)在ifaxre丄/软件中，对复合绝缘子电场强度进行数值计算，S卩基于有限元理论对绝 缘子电场进行数值计算； 2 )在ifaxreWVBS中调用細7L4滩:件的GATBX模块； 3) 在欹件中，采用单目标遗传算法对伞裙半径进行优化； 4) 以伞裙的大、中、小三个半径为优化变量，得出优化的复合绝缘子电场分布。在所述步骤2 )中，在ifaxreWVBS中调用細7L4滩:件的GATBX模块，具体包括 以下步骤： 21)初始化计算。具体指初始化AnalysisData,xlsx计算参量值(正则表达式)，写入输入变量信 息，即变量名、单位和原始值。22)流程转按照遗传算法迭代一次，生成新种群； 23) 取出一组变量的新值； 24) 合成字符串，覆盖ifarreW变量值； 25) 分析（Analyzeall); 26) 取出输出变量的值，分离单位，转为数字(正则表达式）； 27) 输入、输出变量值写入AnalysisData,xlsx; 28) 判断种群数据循环是否结束，若未结束，转入步骤23); 29) 判断种群数迭代是否结束，若未结束，转入步骤22); 210)调用流程结束。 在所述步骤3)中，采用单目标遗传算法对伞裙半径进行优化，具体包括以下步 骤： 31) 初始化计算； 32) 分配适应度值； 33) 选择、交叉、变异、转换； 34) 计算子代目标适应度值，数据传入 35) 重插入子代到父代； 36) 获取每代最优解及序号； 37) 晤音提示"第k代种群迭代完成"； 38) 判断种群数迭代是否结束，若未结束，转入步骤32); 39) 绘制解的进化图，保存最优解及图像。 所述步骤31)中，初始化计算包括以下步骤： 311) U7L4傲]?象初始化； 312) 参数设置； 313) 定义寻优结果初值，定义区域描述器； 314) 初始种群创建； 315) 计算初始种群适应度值，数据传入 316) 语音提示"种群初始化完成"。 本专利技术所达到的有益效果： ifaxreW是对绝缘子进行电场数值计算的非常好的有限元软件，软件内部虽然带有参 数化分析优化模块，但优化模块单一，无法适应复杂条件下的优化任务，并且数据绘图和显 示方式受限。为了克服此缺点，本文欲采用欹件中强大的优化模块。作为当 今最优秀的科学计算软件，在算法开发、数据可视化、数据分析、数值计算等方面都有着不 俗的表现，其算法模块的封装规模、多样性和可扩展性是其他编程语言难以企及的。因此， 为进一步优化伞裙大小，以得到更优的场强分布，本软件使用外部欹件中的谢菲尔 德遗传算法模块（GATBX)以消除了ifaxreW内部模块的局限性。遗传算法优化的核心在于 适应度函数的设定，而适应度是无法用模拟的，必须通过十算得到，本专利技术 通过在ifaxreW中调用M7L4成射菲尔德遗传算法模块（GATBX)实现了遗传算法对绝缘子 伞裙半径的优化。由于所有外部算法实现全部使用及其成熟的模块，因此保证了软 件的正确性，也减少了编码时间。 本专利技术以伞裙的大、中、小三个半径为优化变量，分别以复合绝缘子电场强度极差 Range_E最小和场强梯度最大值Max_GradE最小作为单一优化目标，求取绝缘子电场分布 更均匀的伞裙半径最优解。【附图说明】 图1本专利技术的系统框图； 图2接口程序流程图； 图3GATBX实现伞裙的种群迭代流程图； 图4种群迭代初始化流程图。 图5对Range_E进行GATBX优化遗传算法迭代得到的最优参数对应的场强分布。 图6对Max_GradE进行GATBX优化遗传算法迭代得到的最优参数对应的场强分 布。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。 本专利技术的系统框图如图1所示。本专利技术 一共包括四大部分：在#^5^6^7软件中，对复合绝缘子电场强度进行数值计算；在ifayreW VBS中调用M7L4滩:件的GATBX模块；在M7L4滩:件中，采用单目标遗传算法对伞裙半径 进行优化；以伞裙的大、中、小三个半径为优化变量，得出优化的复合绝缘子电场分布。 步骤1在ifaxreW软件中，对复合绝缘子电场强度进行数值计算，即基于有限元 理论对绝缘子电场进行数值计算 步骤2在ifaxreWVBS中调用細7L4滩:件的GATBX模块。如图2所示，具体分为十 步： 1)初始化计算； 具体指初始化AnalysisData,xlsx计算参量值(正则表达式)，写入输入变量信息，即 变量名、单位和原始值。 2)流程转按照遗传算法迭代一次，生成新种群； 3) 取出一组变量的新值当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法，包括以下步骤：（1）、在Maxwell软件中，对复合绝缘子电场强度进行数值计算，所述数值计算是基于有限元理论；（2）、在Maxwell  VBS中调用MATLAB软件的GATBX模块；（3）、在MATLAB软件中，采用单目标遗传算法对伞裙半径进行优化；（4）、以伞裙的大、中、小三个半径为优化变量，得出优化的复合绝缘子电场分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苗红霞，齐本胜，
申请(专利权)人：南通河海大学海洋与近海工程研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32