太阳城集团

  • / 11
  • 下载费用:30 金币  

一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201510759768.1

申请日:

2015.11.10

公开号:

太阳城集团CN105243239A

公开日:

2016.01.13

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回 IPC(主分类):G06F 17/50申请公布日:20160113|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20151110|||公开
IPC分类号: G06F17/50; G06N3/12 主分类号: G06F17/50
申请人: 南通河海大学海洋与近海工程研究院
发明人: 苗红霞; 齐本胜
地址: 226300江苏省南通市崇川区崇川路58号南通科技园1号楼
优先权:
专利代理机构: 常州市科谊专利代理事务所32225 代理人: 袁兴隆
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201510759768.1

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2019.01.25|||2016.02.10|||2016.01.13

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明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。

权利要求书

权利要求书
1.  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MaxwellVBS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。

2.  根据权利要求1所述的一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法,其特征在于:所述步骤(2)中在MaxwellVBS中调用MATLAB软件的GATBX模块,具体步骤是指:
(2a)、初始化计算;
(2b)、流程转MATLAB,按照遗传算法迭代一次,生成新种群;
(2c)、取出一组变量的新值;
(2d)、合成字符串,覆盖Maxwell变量值;
(2e)、分析;
(2f)、取出输出变量的值,分离单位,转为数字;
(2g)、输入、输出变量值写入AnalysisData.xlsx;
(2h)、判断种群数据循环是否结束,若未结束,转入步骤(2c);
(2i)、判断种群数迭代是否结束,若未结束,转入(步骤2b);
(2j)、调用流程结束。

3.  根据权利要求2所述的一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法,其特征在于:所述步骤(2a)的初始化计算,具体是指初始化AnalysisData.xlsx计算参量值,写入输入变量太阳城集团,即变量名、单位和原始值。

4.  根据权利要求1所述的一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法,其特征在于:所述步骤(3)中在MATLAB软件中,采用单目标遗传算法对伞裙半径进行优化的步骤如下:
(4a)、初始化计算;
(4b)、分配适应度值;
(4c)、选择、交叉、变异、转换;
(4d)、计算子代目标适应度值,数据传入MATLAB
(4e)、重插入子代到父代;
(4f)、获取每代最优解及序号;
(4g)、MATLAB语音提示“第k代种群迭代完成”;
(4h)、判断种群数迭代是否结束,若未结束,转入步骤(4b);
(4i)、绘制解的进化图,保存最优解及图像。

5.  根据权利要求4所述的一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法,其特征在于:所述步骤(4a)初始化计算,具体步骤是指:
(5a)、MATLAB对象初始化;
(5b)、参数设置;
(5c)、定义寻优结果初值,定义区域描述器;
(5d)、初始种群创建;
(5e)、计算初始种群适应度值,数据传入MATLAB
(5f)、语音提示“种群初始化完成”。

说明书

说明书一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法
技术领域
本发明涉及一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法,属于复合绝缘子电场分布优化技术领域。
背景技术
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(0.45kV/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,本发明涉及一种在Maxwell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。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法,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,本发明公开了一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法,其特征在于,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,即基于有限元理论对绝缘子电场进行数值计算;
2)在MaxwellVBS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。
在所述步骤2)中,在MaxwellVBS中调用MATLAB软件的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),写入输入变量太阳城集团,即变量名、单位和原始值。
22)流程转MATLAB,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Maxwell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MATLAB
35)重插入子代到父代;
36)获取每代最优解及序号;
37)MATLAB语音提示“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):MATLAB对象初始化;
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MATLAB
316)语音提示“种群初始化完成”。
本发明所达到的有益效果:
Maxwell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MATLAB软件中强大的优化模块。MATLAB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MATLAB软件中的谢菲尔德遗传算法模块(GATBX)以消除了Maxwell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MATLAB模拟的,必须通过Maxwell计算得到,本发明通过在Maxwell中调用MATLAB谢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MATLAB及其成熟的模块,因此保证了软件的正确性,也减少了编码太阳城集团。
本发明以伞裙的大、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本发明的系统框图;
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
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明的系统框图如图1所示。本发明一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法一共包括四大部分:在Maxwell软件中,对复合绝缘子电场强度进行数值计算;在MaxwellVBS中调用MATLAB软件的GATBX模块;在MATLAB软件中,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Maxwell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MaxwellVBS中调用MATLAB软件的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),写入输入变量太阳城集团,即变量名、单位和原始值。
2)流程转MATLAB,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;
4)合成字符串,覆盖Maxwell变量值;
5)分析(Analyzeall);
6)取出输出变量的值,分离单位,转为数字(正则表达式);
7)输入、输出变量值写入AnalysisData.xlsx;
8)判断种群数据循环是否结束,若未结束,转入步骤3);
9)判断种群数迭代是否结束,若未结束,转入步骤2);
10)调用流程结束。
步骤3在MATLAB软件中,采用单目标遗传算法对伞裙半径进行优化。如图3所示,具体分为九步:
1)初始化计算。
2)分配适应度值;
3)选择、交叉、变异、转换;
4)计算子代目标适应度值,数据传入MATLAB
5)重插入子代到父代;
6)获取每代最优解及序号;
7)MATLAB语音提示“第k代种群迭代完成”;
8)判断种群数迭代是否结束,若未结束,转入步骤2);
9)绘制解的进化图,保存最优解及图像。
步骤3中的初始化计算,如图4所示,具体分为六步:
1)MATLAB对象初始化;
2)参数设置。
3)定义寻优结果初值,定义区域描述器。
4)初始种群创建。
5)计算初始种群适应度值,数据传入MATLAB
6)语音提示“种群初始化完成”。
步骤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。
实施例:
谢菲尔德大学遗传算法模块GATBX使用M语言编写,为使用遗传算法解决问题的用户提供了广泛多样的实用函数,在遗传算法函数编码时,使用了高级选择算子、高级重组算子和离散变异算子。本发明主要使用到的几个算子的执行方式包括选择算子select、交叉算子recombin、变异算子mut、重插入操作reins。
为了使用户能够在算法长太阳城集团的运行过程中了解和掌控计算进度,使用语音提示是必要的,本发明使用微软语音COM组件SAPI(TheMicrosoftSpeechAPI)来实现。
设置种群数量为10,迭代次数为200代,对场强极差Range_E进行伞裙寻优,最优伞裙参数为:大中小伞裙变量值分别为0.0927,0.1011,0.0456(单位为米)。该组伞裙排布从下到上为“中大小大”。最优解出现在第92代种群中,对应的最优场强极差值为2.4×107,与表1中的初始值相比,单目标遗传算法使场强极差值优化了24.1%。以该组最优伞裙参数绘制场强分布如图5所示。
表1优化前后四分之一简化模型的目标函数值
Max_GradERange_E初始参数下3428903836031638868GATBX优化后2.4×1071.93×1010
再以场强梯度最大值Max_GradE为目标函数,进行伞裙寻优。最优伞裙参数为:大中小伞裙变量值分别为0.0884,0.0696,0.0541(单位为米)。最优解出现在第174代种群中,对应的最优场强极差值为1.93×1010,与表1中的初始值相比,单目标遗传算法使场强极差值优化了43.7%。以该组最优伞裙参数绘制场强分布如图6所示。

关 键 词:
一种 输电 线路 复合 绝缘子 电场 优化 方法
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
太阳城集团本文
本文标题:一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法.pdf
链接地址:http://zh228.com/p-6409497.html
太阳城集团我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开
葡京赌场|welcome document.write ('');