一种输电线路复合绝缘子电场优化的方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009] 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。
[0010] 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"。
[0011] 本发明所达到的有益效果： 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，本发明 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。
[0012] 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】
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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】
[0016] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0017] 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#^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。
[0018] 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。
[0019] 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