基于COMSOL的220KV空心瓷绝缘子伞形优化方法

基于comsol的220kv空心瓷绝缘子伞形优化方法
技术领域
1.本发明涉及一种电力优化方法，尤其涉及一种基于comsol的220kv空心瓷绝缘子伞形优化方法。


背景技术：

2.空心瓷绝缘子广泛应用于现代220kv的电力系统中，绝缘子的性能之一就是耐污闪性能，当绝缘子发生污闪时将严重影响到电力系统的运行稳定性。
3.对于绝缘子的耐污闪性能的影响最主要体现在绝缘子的伞裙参数，现有技术中，对于空心绝缘子仅仅依靠人工进行污秽试验进行空心绝缘子的伞裙参数进行优化，这种方式浪费人力以及物力，更为重要的是：由于人工测试受限于测试条件以及工作人员的工作经验等，往往使得结果即为不准确，从而使得空心瓷绝缘子的伞裙参数并不是出于最佳状态，这种情况下，空心瓷绝缘子的耐污闪性能并不能得到解决，使得在实际运行中空心瓷绝缘子容易污闪、损坏，严重影响电力系统的持续稳定运行。
4.因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段加以解决。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于comsol的220kv空心瓷绝缘子伞形优化方法，能够对空心瓷绝缘子的伞形参数进行良好的优化，而且能够有效提升伞形参数优化结果的准确性，从而提升瓷绝缘子的耐污闪性能，并能够有效降低传统方法中存在的弊端，比如提升效率以及准确性，并且节约人力和物力，而且在优化过程中不会受到试验条件的限制，方便使用推广。
6.本发明提供的一种基于comsol的220kv空心瓷绝缘子伞形优化方法，包括以下步骤：
7.s1.设定空心瓷绝缘子的几何参数；
8.s2.将几何参数导入comsol软件中建立空心瓷绝缘子的仿真模型；
9.s3.将空心瓷绝缘子的伞形进行网格划分形成若干个网格单元；
10.s4.设置电场分布的电压边界条件，通过comsol软件向空心瓷绝缘子的仿真模型施加电压；
11.s5.计算每一个网格单元的电场分布指标，并基于每个网格单元的电场分布指标确定出整个空心瓷绝缘子仿真模型的电场分布指标；
12.s6.调整空心瓷绝缘子的伞裙参数，返回步骤s2中；
13.s7.判断空心瓷绝缘子的几何参数调整次数是否达到设定值，如是，则进入步骤s8；
14.s8.在多次仿真中选择最优电场分布指标所对应的空心瓷绝缘子的几何参数作为最优参数。
15.进一步，步骤s1中，空心瓷绝缘子的几何参数包括绝缘子结构高度、芯棒直径、护
套厚度、伞裙直径、伞裙间隔长度、大伞伸出尺寸、小伞伸出尺寸、大伞和小伞伸出差、伞裙倾角。
16.进一步，步骤s1中，空心绝缘子的几何参数还包括金具外径和金具高度。
17.进一步，电场分布指标包括伞裙沿面最大电场强度、伞裙沿面平均电场强度、伞裙沿面电场不均匀系数以及爬电系数。
18.进一步，确定最优电场指标包括：
19.s81.将每次仿真过程中伞裙沿面电场不均匀系数处于设定阈值范围内的筛选出，然后进入步骤s82；
20.s82.筛选出沿面电场不均匀系数处于设定阈值范围内的仿真过程中的爬电系数处于设定阈值范围内仿真过程，并进入步骤s83；
21.s83.在满足步骤s82的仿真过程中筛选出伞裙沿面最大电场强度最小以及伞裙沿面平均场强最小的仿真过程所对应的几何参数作为最优几何参数；
22.进一步，步骤s83中，如当前所筛选的仿真过程中当伞裙沿面最大电场强度最小而伞裙沿面平均场强并非最小或者伞裙沿面平均场强最小而伞裙沿面最大电场强度并非最小时，筛选过程如下：
23.在满足步骤82的仿真过程的各参数中，确定出伞裙沿面最大电场强度最小值和伞裙沿面平均场强的最小值，并将各仿真过程中的伞裙沿面最大场强和伞裙沿面平均场强分别与对应的最小值作差，并以伞裙沿面最大场强和伞裙沿面平均场强分别与对应的最小值之差均处于设定阈值范围内的仿真过程所对应的参数作为最优参数。
24.本发明的有益效果：通过本发明，能够对空心瓷绝缘子的伞形参数进行良好的优化，而且能够有效提升伞形参数优化结果的准确性，从而提升瓷绝缘子的耐污闪性能，并能够有效降低传统方法中存在的弊端，比如提升效率以及准确性，并且节约人力和物力，而且在优化过程中不会受到试验条件的限制，方便使用推广。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
26.图1为本发明的流程图。
具体实施方式
27.以下进一步对本发明做出详细说明：
28.本发明提供的一种基于comsol的220kv空心瓷绝缘子伞形优化方法，包括以下步骤：
29.s1.设定空心瓷绝缘子的几何参数；其中：空心瓷绝缘子的几何参数包括绝缘子结构高度、芯棒直径、护套厚度、伞裙直径、伞裙间隔长度、大伞伸出尺寸、小伞伸出尺寸、大伞和小伞伸出差、伞裙倾角；还包括金具外径和金具高度；当然，在参数设定时还需要设定整个绝缘子的材料属性，比如电导率以及相对介电常数；
30.s2.将几何参数导入comsol软件中建立空心瓷绝缘子的仿真模型；
31.s3.将空心瓷绝缘子的伞形进行网格划分形成若干个网格单元
32.s4.设置电场分布的电压边界条件，通过comsol软件向空心瓷绝缘子的仿真模型
施加电压；
33.s5.计算每一个网格单元的电场分布指标，并基于每个网格单元的电场分布指标确定出整个空心瓷绝缘子仿真模型的电场分布指标；每个网格为矩形体结构，当得到每个网格的电场分布指标(计算过程采用现有的过程)，然后通过积分等现有算法计算得到整个空心绝缘子的电场分布指标；
34.s6.调整空心瓷绝缘子的伞裙参数，返回步骤s2中；调整的参数包括伞裙直径、伞裙间隔长度、大伞伸出尺寸、小伞伸出尺寸、大伞和小伞伸出差、伞裙倾角；
35.s7.判断空心瓷绝缘子的几何参数调整次数是否达到设定值，如是，则进入步骤s8；
36.s8.在多次仿真中选择最优电场分布指标所对应的空心瓷绝缘子的几何参数作为最优参数；通过上述方法，能够对空心瓷绝缘子的伞形参数进行良好的优化，而且能够有效提升伞形参数优化结果的准确性，从而提升瓷绝缘子的耐污闪性能，并能够有效降低传统方法中存在的弊端，比如提升效率以及准确性，并且节约人力和物力，而且在优化过程中不会受到试验条件的限制，方便使用推广。
37.本实施例中，电场分布指标包括伞裙沿面最大电场强度、伞裙沿面平均电场强度、伞裙沿面电场不均匀系数以及爬电系数。
38.具体地：确定最优电场指标包括：
39.s81.将每次仿真过程中伞裙沿面电场不均匀系数处于设定阈值范围内的筛选出，然后进入步骤s82；
40.s82.筛选出沿面电场不均匀系数处于设定阈值范围内的仿真过程中的爬电系数处于设定阈值范围内仿真过程，并进入步骤s83；
41.s83.在满足步骤s82的仿真过程中筛选出伞裙沿面最大电场强度最小以及伞裙沿面平均场强最小的仿真过程所对应的几何参数作为最优几何参数；
42.本实施例中，步骤s83中，如当前所筛选的仿真过程中当伞裙沿面最大电场强度最小而伞裙沿面平均场强并非最小或者伞裙沿面平均场强最小而伞裙沿面最大电场强度并非最小时，也就是说：伞裙沿面最大电场强度的最小值和伞裙沿面平均场强的最小值不处于同一测试过程中，那么就按照下面的情况确定最优参数：
43.在满足步骤82的仿真过程的各参数中，确定出伞裙沿面最大电场强度最小值和伞裙沿面平均场强的最小值，并将各仿真过程中的伞裙沿面最大场强和伞裙沿面平均场强分别与对应的最小值作差，并以伞裙沿面最大场强和伞裙沿面平均场强分别与对应的最小值之差均处于设定阈值范围内的仿真过程所对应的参数作为最优参数，比如说：满足步骤s82的情况有a、b、c和d四组参数，此时，a组中的伞裙沿面最大电场强度最小，c组中的伞裙沿面平均场强最小，那么，对于数据a：伞裙沿面最大电场强度与最小值的差值为0，伞裙沿面平均场强与伞裙沿面平均场强最小值的差值为a1，对于b组数据：伞裙沿面最大电场强度与最小值的差值为b1,伞裙沿面平均场强与伞裙沿面平均场强最小值的差值为b2；对于c组：伞裙沿面最大电场强度与最小值的差值为c1,伞裙沿面平均场强与伞裙沿面平均场强最小值的差值为0；。对于d组：伞裙沿面最大电场强度与最小值的差值为d1,伞裙沿面平均场强与伞裙沿面平均场强最小值的差值为d2；设定伞裙沿面最大场强差值阈值为[0,dc1]，伞裙沿面平均场强的差值阈值为[0,dc2]，通过比对，d组数据的伞裙沿面最大电场强度与最小值
的差值和伞裙沿面平均场强与伞裙沿面平均场强最小值的差值分别位于两个差值的阈值范围内，那么此时，将d组数据所处的仿真过程对应伞形参数确定为最优参数。
[0044]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。