一种高压换流变压器端部角环布置的优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高压换流变压器端部角环布置的优化方法及装置，涉及变压器设计技术领域。方法包括：根据高压换流变压器端部物理模型建立局部子模型；设置局部子模型中左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围；根据尺寸范围分别确定左右两侧角环进行优化布置时决策变量的取值空间；采用多目标优化算法、粒子群优化算法以及有限元子模型计算技术，以沿电力线上最小的绝缘裕度作为角环布置优化的目标函数，先对一侧各个决策变量在各自的取值空间中进行优化，再对另一侧的各个决策变量在各自的取值空间中进行优化；根据优化得到的左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数确定角环的实际布置参数。

An Optimum Method and Device for Arrangement of End Angle Ring of High Voltage Converter Transformer

The invention provides an optimization method and device for the arrangement of end corner rings of high voltage converter transformers, which relates to the technical field of transformer design. The methods include: establishing a local sub-model based on the physical model of the end of high voltage converter transformer; setting the size range of the parameters of the left and right angular rings in the radial direction of winding and in the axial direction of winding in the local sub-model; determining the value space of decision variables when the left and right angular rings are optimally arranged according to the size range; adopting multi-objective optimization algorithm, particle swarm optimization algorithm and so on. In the finite element sub-model computing technology, the minimum insulation margin along the power line is taken as the objective function for the optimization of the angular loop layout. First, each decision variable on one side is optimized in its own value space, and then each decision variable on the other side is optimized in its own value space. According to the optimized parameters, the left and right angular loops are located in the radial direction of the winding and in the axial direction of the winding. The actual layout parameters of the angle ring are determined by the number.

【技术实现步骤摘要】
一种高压换流变压器端部角环布置的优化方法及装置
本专利技术涉及变压器设计
，尤其涉及一种高压换流变压器端部角环布置的优化方法及装置。
技术介绍
目前，对于超高压变压器和特高压变压器的设计而言，内部主绝缘结构设计是最为关键的部分之一，而主绝缘结构设计中的难点又在于绕组端部绝缘结构的设计。如图1所示，变压器绕组端部结构复杂、电场分布极不均匀。工程上为了改善绕组端部的电场分布，提高变压器的绝缘可靠性，通常的做法是在绕组端部101与铁轭102之间放置与该处等位线形状基本一致的角环103。在绕组端部101布置角环103有两个作用：①角环103把绕组端部101与铁轭102间的大油隙分割成若干个小油隙104，这样可以提高油隙的耐电强度；②角环103的形状与该处等位线形状基本一致，可以使得沿角环表面切向的电场强度大大降低，从而减少了沿面放电的可能性。因此角环103的优化布置是变压器端部主绝缘结构设计的重要组成部分。现有技术中对角环的优化布置主要是以降低油隙最大场强为结构优化目标，相当于只考虑了局部位置绝缘的要求，并没有对全局范围的绝缘裕度进行考核，因此不能提高端部绝缘的整体裕度。
技术实现思路
本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压换流变压器端部角环布置的优化方法，其特征在于，包括：根据高压换流变压器端部物理模型建立待研究的局部子模型；设置局部子模型中左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围；根据左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围分别确定左右两侧角环进行布置的优化时决策变量的取值空间；采用多目标优化算法、粒子群优化算法以及有限元子模型计算技术，以沿电力线上最小的绝缘裕度作为角环布置优化的目标函数，先对一侧的各个决策变量在各自的取值空间中进行优化，再对另一侧的各个决策变量在各自的取值空间中进行优化；根据优化得到的左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数确定角环的实际布置参数...

【技术特征摘要】
1.一种高压换流变压器端部角环布置的优化方法，其特征在于，包括：根据高压换流变压器端部物理模型建立待研究的局部子模型；设置局部子模型中左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围；根据左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围分别确定左右两侧角环进行布置的优化时决策变量的取值空间；采用多目标优化算法、粒子群优化算法以及有限元子模型计算技术，以沿电力线上最小的绝缘裕度作为角环布置优化的目标函数，先对一侧的各个决策变量在各自的取值空间中进行优化，再对另一侧的各个决策变量在各自的取值空间中进行优化；根据优化得到的左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数确定角环的实际布置参数。2.根据权利要求1所述的高压换流变压器端部角环布置的优化方法，其特征在于，所述根据高压换流变压器端部物理模型建立待研究的局部子模型，包括：在高压换流变压器端部物理模型对应的整体模型中，基于静电场的唯一性定理建立一局部子模型，使得从所述整体模型中取出的局部子模型的边界电位值和所述整体模型的对应位置相等。3.根据权利要求1所述的高压换流变压器端部角环布置的优化方法，其特征在于，所述设置局部子模型中左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围，包括：根据高压换流变压器端部角环的结构及尺寸参数限制，分别设置局部子模型中左侧角环在绕组辐向的位置参数z1至zn、左侧角环在绕组轴向的位置参数w1至wm、右侧角环在绕组辐向的位置参数d1至dx和右侧角环在绕组轴向的位置参数h1至hy的尺寸范围以及每种位置参数z1至zn、w1至wm、d1至dx和h1至hy各自分别求和后的尺寸范围；所述根据左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围分别确定左右两侧角环进行布置的优化时决策变量的取值空间，包括：根据所述d1至dx和h1至hy的尺寸范围以及每种位置参数d1至dx和h1至hy各自分别求和后的尺寸范围，确定右侧角环进行布置的优化时决策变量的右侧取值空间Ω右；根据所述z1至zn和w1至wm的尺寸范围以及每种位置参数z1至zn和w1至wm各自分别求和后的尺寸范围，确定左侧角环进行布置的优化时决策变量的左侧取值空间Ω左。4.根据权利要求3所述的高压换流变压器端部角环布置的优化方法，其特征在于，所述采用多目标优化算法、粒子群优化算法以及有限元子模型计算技术，以沿电力线上最小的绝缘裕度作为角环布置优化的目标函数，先对一侧的各个决策变量在各自的取值空间中进行优化，再对另一侧的各个决策变量在各自的取值空间中进行优化，包括：步骤1、在所述局部子模型中保持左右两侧最里层角环和最外层角环的位置固定不变；步骤2、从左右两侧的待优化侧的各个决策变量的取值空间中随机产生一组测试位置参数；步骤3、根据所述测试位置参数，更新所述局部子模型，获得在所述局部子模型中该待优化侧的角环所构成的各角环倒角区域；步骤4、对各角环倒角区域采用有限元子模型计算技术计算电场分布，并计算沿电力线方向上每个单元节点与预设起始点之间的平均电场强度值，得出平均电场强度值随着油隙长度的变化的曲线以及绝缘裕度随着油隙长度的变化曲线，获得沿电力线上最小的绝缘裕度作为角环布置优化的目标函数，得到当前的一组测试位置参数的最小绝缘裕度；步骤5、将当前的一组测试位置参数采用粒子群优化算法进行迭代更新，生成迭代更新后的一组测试位置参数；返回步骤3至步骤5，直至迭代更新次数达到预设的更新次数阈值，得到各组测试位置参数的最小绝缘裕度；步骤6、获得各组测试位置参数的最小绝缘裕度中的最大值，将所述最大值对应的测试位置参数作为待优化侧对应的优化结果。5.根据权利要求4所述的高压换流变压器端部角环布置的优化方法，其特征在于，所述根据优化得到的左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数确定角环的实际布置参数，包括：将所述待优化侧对应的优化结果中的测试位置参数进行取整，并将取整后的测试位置参数作为待优化侧的角环的实际布置参数。6.一种高压换流变压器端部角环布置的优化装置，其特征在于，包括：局部子模型建立单元，用于根据高压换流变压器端部物理模型建立待研究的局部子模型；尺寸范围设置单元，用于设置局部子模型中左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围；取值空间确定单元，用于根据左右两侧角环在绕组辐向和在绕组轴向的位置参数的尺寸范围分别确定左右两侧角环进行布置的优化时决策变量的取值空间；优化单元，用于采用多目标优化算法、粒子群优化算法以及有限元子模型计算技术，以沿电力线上最小的绝缘裕度作为角环布置优化的目标函数，先对一侧的各个决策变量在各自的取值空间中进行优化，...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅远明，陈荣，张良县，杨春，
申请(专利权)人：西安西电变压器有限责任公司，中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61