一種輸電線路復合絕緣子電場優(yōu)化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輸電線路復合絕緣子電場優(yōu)化的方法，屬于復合絕緣子電場分布 優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于復合成絕緣子具有防污性能好、輕便、便于維護等優(yōu)點在我國的電力 系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。而復合絕緣子由于其外形特點、金具結(jié)構(gòu)和硅橡膠材料的低電 導率，使得電位分布從高壓端開始快速衰減，這樣的電位分布使得在鄰近高壓端和接地端 處產(chǎn)生了較高的電場。如果絕緣子表面電場強度超過了電暈起始場強（〇. 45kV/mm)，就會產(chǎn) 生電暈放電。強電場造成絕緣子串和金具表面產(chǎn)生電暈放電的機會增大，會對電力安全運 行造成嚴重威脅。對于超高壓和特高壓線路，其電壓等級高、電場強度大，復合絕緣子電場 分布較常規(guī)線路更不均勻，因此改善復合絕緣子電場分布是超/特高壓工程外絕緣設(shè)備研 制及其安全運行的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003] 目前，研究復合絕緣子電場分布優(yōu)化的方法有很多，例如：通過對均壓環(huán)的環(huán)徑、 管徑和環(huán)的抬高距進行優(yōu)化計算，使得棒形懸式絕緣子電場均勻化。但是通過優(yōu)化傘裙 結(jié)構(gòu)，以求得絕緣子電場均勻化的文獻卻甚少，因此，本發(fā)明涉及一種在中調(diào)用 matlab謝菲爾德遺傳算法模塊（GATBX)的復合絕緣子傘裙半徑對電場分布的優(yōu)化軟件，擬 通過優(yōu)化傘裙半徑，以得到更加均勻的場強分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種輸電線路復合絕緣子電場優(yōu)化的方法，分 別以場強極差Range_E最小和場強梯度最大值Max_GradE最小作為單一優(yōu)化目標，對復合 絕緣子大、中、小傘裙半徑進行優(yōu)化，使得復合絕緣子電場分布更加均勻。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種輸電線路復合絕緣子電場優(yōu)化的方法， 其特征在于，包括以下步驟： 1)在ifaxre丄/軟件中，對復合絕緣子電場強度進行數(shù)值計算，S卩基于有限元理論對絕 緣子電場進行數(shù)值計算； 2 )在ifaxreWVBS中調(diào)用細7L4灘:件的GATBX模塊； 3) 在欹件中，采用單目標遺傳算法對傘裙半徑進行優(yōu)化； 4) 以傘裙的大、中、小三個半徑為優(yōu)化變量，得出優(yōu)化的復合絕緣子電場分布。
[0006]在所述步驟2 )中，在ifaxreWVBS中調(diào)用細7L4灘:件的GATBX模塊，具體包括 以下步驟： 21)初始化計算。
[0007]具體指初始化AnalysisData,xlsx計算參量值(正則表達式)，寫入輸入變量信 息，即變量名、單位和原始值。
[0008]22)流程轉(zhuǎn)按照遺傳算法迭代一次，生成新種群； 23) 取出一組變量的新值； 24) 合成字符串，覆蓋ifarreW變量值； 25) 分析（Analyzeall); 26) 取出輸出變量的值，分離單位，轉(zhuǎn)為數(shù)字(正則表達式）； 27) 輸入、輸出變量值寫入AnalysisData,xlsx; 28) 判斷種群數(shù)據(jù)循環(huán)是否結(jié)束，若未結(jié)束，轉(zhuǎn)入步驟23); 29) 判斷種群數(shù)迭代是否結(jié)束，若未結(jié)束，轉(zhuǎn)入步驟22); 210)調(diào)用流程結(jié)束。
[0009] 在所述步驟3)中，采用單目標遺傳算法對傘裙半徑進行優(yōu)化，具體包括以下步 驟： 31) 初始化計算； 32) 分配適應度值； 33) 選擇、交叉、變異、轉(zhuǎn)換； 34) 計算子代目標適應度值，數(shù)據(jù)傳入 35) 重插入子代到父代； 36) 獲取每代最優(yōu)解及序號； 37) 晤音提示"第k代種群迭代完成"； 38) 判斷種群數(shù)迭代是否結(jié)束，若未結(jié)束，轉(zhuǎn)入步驟32); 39) 繪制解的進化圖，保存最優(yōu)解及圖像。
[0010] 所述步驟31)中，初始化計算包括以下步驟： 311) U7L4傲]?象初始化； 312) 參數(shù)設(shè)置； 313) 定義尋優(yōu)結(jié)果初值，定義區(qū)域描述器； 314) 初始種群創(chuàng)建； 315) 計算初始種群適應度值，數(shù)據(jù)傳入 316) 語音提示"種群初始化完成"。
[0011] 本發(fā)明所達到的有益效果： ifaxreW是對絕緣子進行電場數(shù)值計算的非常好的有限元軟件，軟件內(nèi)部雖然帶有參 數(shù)化分析優(yōu)化模塊，但優(yōu)化模塊單一，無法適應復雜條件下的優(yōu)化任務，并且數(shù)據(jù)繪圖和顯 示方式受限。為了克服此缺點，本文欲采用欹件中強大的優(yōu)化模塊。作為當 今最優(yōu)秀的科學計算軟件，在算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析、數(shù)值計算等方面都有著不 俗的表現(xiàn)，其算法模塊的封裝規(guī)模、多樣性和可擴展性是其他編程語言難以企及的。因此， 為進一步優(yōu)化傘裙大小，以得到更優(yōu)的場強分布，本軟件使用外部欹件中的謝菲爾 德遺傳算法模塊（GATBX)以消除了ifaxreW內(nèi)部模塊的局限性。遺傳算法優(yōu)化的核心在于 適應度函數(shù)的設(shè)定，而適應度是無法用模擬的，必須通過十算得到，本發(fā)明 通過在ifaxreW中調(diào)用M7L4成射菲爾德遺傳算法模塊（GATBX)實現(xiàn)了遺傳算法對絕緣子 傘裙半徑的優(yōu)化。由于所有外部算法實現(xiàn)全部使用及其成熟的模塊，因此保證了軟 件的正確性，也減少了編碼時間。
[0012] 本發(fā)明以傘裙的大、中、小三個半徑為優(yōu)化變量，分別以復合絕緣子電場強度極差 Range_E最小和場強梯度最大值Max_GradE最小作為單一優(yōu)化目標，求取絕緣子電場分布 更均勻的傘裙半徑最優(yōu)解。
【附圖說明】
[0013] 圖1本發(fā)明的系統(tǒng)框圖； 圖2接口程序流程圖； 圖3GATBX實現(xiàn)傘裙的種群迭代流程圖； 圖4種群迭代初始化流程圖。
[0014] 圖5對Range_E進行GATBX優(yōu)化遺傳算法迭代得到的最優(yōu)參數(shù)對應的場強分布。
[0015] 圖6對Max_GradE進行GATBX優(yōu)化遺傳算法迭代得到的最優(yōu)參數(shù)對應的場強分 布。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0017] 本發(fā)明的系統(tǒng)框圖如圖1所示。本發(fā)明一種輸電線路復合絕緣子電場優(yōu)化的方法 一共包括四大部分：在#^5^6^7軟件中，對復合絕緣子電場強度進行數(shù)值計算；在ifayreW VBS中調(diào)用M7L4灘:件的GATBX模塊；在M7L4灘:件中，采用單目標遺傳算法對傘裙半徑 進行優(yōu)化；以傘裙的大、中、小三個半徑為優(yōu)化變量，得出優(yōu)化的復合絕緣子電場分布。
[0018] 步驟1在ifaxreW軟件中，對復合絕緣子電場強度進行數(shù)值計算，即基于有限元 理論對絕緣子電場進行數(shù)值計算 步驟2在ifaxreWVBS中調(diào)用細7L4灘:件的GATBX模塊。如圖2所示，具體分為十 步： 1)初始化計算； 具體指初始化AnalysisData,xlsx計算參量值(正則表達式)，寫入輸入變量信息，即 變量名、單位和原始值。
[0019] 2)流程轉(zhuǎn)按照遺傳算法迭代一次，生成新種群； 3) 取出一組變量的新值