一种芯子的结构参数优化方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及电力工程领域，特别涉及一种芯子的结构参数优化方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、高压变压器套管内部局部放电电压偏低和套管尾部油中闪络现象时有发生，这不仅与套管所选用的材料和制造工艺有关，还与套管的结构设计有关。但随着我国超高压输电的快速发展，以及对变压器套管设计要求提高。所以实际应用中急需一种考虑套管多个目标，设定约束，且建立基于约束多目标优化方法的变压器套管芯子尺寸机构优化方法，该优化方法工程实际使用意义重大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种芯子的结构参数优化方法、装置、设备及介质，本方案排除了极板总数、输入电压、电流及芯子外轮廓尺寸对芯子尺寸优化的影响，准确的实现了对芯子尺寸结构的优化，提高了方案的可靠性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种芯子的结构参数优化方法，包括：

3、基于变压器套管的极板总数、输入电压、电流及芯子外轮廓尺寸确定所述变压器套管的芯子的结构参数，所述芯子的结构参数包括：极板长度、极板半径及绝缘层厚度；

4、基于所述芯子的结构参数确定所述变压器套管的径向场强、轴向场强及局部放电裕度；

5、根据所述径向场强、所述轴向场强及所述局部放电裕度确定目标函数值，并判断所述目标函数值是否满足预设终止条件；

6、若不满足所述预设终止条件，则对所述径向场强、所述轴向场强及所述局部放电裕度进行预设控制，并触发所述根据所述径向场强、所述轴向场强及所述局部放电裕度确定目标函数值的步骤；

7、若满足所述预设终止条件，则对所述目标函数值进行预设约束优化计算，以确定所述预设约束优化计算后的所述目标函数值对应的所述结构参数。

8、可选的，所述基于所述芯子的结构参数确定所述变压器套管的径向场强、轴向场强及局部放电裕度，包括：

9、通过预设电压载荷对所述芯子的结构参数进行电场模拟，以得到所述变压器套管的径向场强及轴向场强；

10、根据所述芯子的结构参数、所述预设电压载荷及预设温度载荷对所述芯子的结构参数进行电热耦合计算，以确定所述变压器套管的局部放电裕度。

11、可选的，所述根据所述径向场强、所述轴向场强及所述局部放电裕度确定目标函数值，包括：

12、通过所述径向场强确定所述芯子的目标层绝缘层的径向场强参数集；所述径向场强参数集包括径向场强最小值、径向场强最大值以及径向场强控制值；所述目标层绝缘层为所述芯子中的任意一层绝缘层；

13、通过所述轴向场强确定所述目标层绝缘层的轴向场强参数集；所述轴向场强参数集包括轴向场强最小值、轴向场强最大值以及轴向场强控制值；

14、通过所述局部放电裕度确定所述目标层绝缘层的局部放电裕度参数集；所述局部放电裕度参数集包括局部放电裕度最小值、局部放电裕度最大值以及局部放电裕度控制值；

15、基于所述径向场强参数集、所述轴向场强参数集和所述局部放电裕度参数集确定所述目标函数值。

16、可选的，所述基于所述径向场强参数集、所述轴向场强参数集和所述局部放电裕度参数集确定所述目标函数值，包括：

17、确定所述径向场强的第一权值、所述轴向场强的第二权值及所述局部放电裕度的第三权值；

18、基于所述径向场强最大值及所述径向场强控制值确定所述径向场强对应的第一预设变量，基于所述轴向场强最大值及所述轴向场强控制值确定所述轴向场强对应的第二预设变量，基于所述局部放电裕度最大值及所述局部放电裕度控制值确定所述局部放电裕度对应的第三预设变量；

19、基于所述第一权值、所述第二权值、所述第三权值、所述第一预设变量、所述第二预设变量、所述第三预设变量、所述径向场强参数集、所述轴向场强参数集、所述局部放电裕度参数集及目标函数值确定公式确定所述目标函数值；

20、其中，所述目标函数值确定公式为：

21、

22、

23、α+β+γ＝1；

24、其中，pk为所述芯子的第k层绝缘层对应的目标函数值；n为所述芯子的绝缘层的总数；f为所述目标函数值；es、eb、ec分别为所述径向场强最小值、所述径向场强最大值以及所述径向场强控制值；ts、tb、tc分别为所述轴向场强最小值、所述轴向场强最大值以及所述轴向场强控制值；fs、fb、fc分别为所述局部放电裕度最小值、所述局部放电裕度最大值以及所述局部放电裕度控制值；α、β、γ分别为第一权值、第二权值和第三权值；x1为所述第一预设变量，x2为所述第二预设变量，x3为所述第三预设变量。

25、可选的，所述基于所述径向场强最大值及所述径向场强控制值确定所述径向场强对应的第一预设变量，基于所述轴向场强最大值及所述轴向场强控制值确定所述轴向场强对应的第二预设变量，基于所述局部放电裕度最大值及所述局部放电裕度控制值确定所述局部放电裕度对应的第三预设变量，包括：

26、基于所述径向场强最大值及所述径向场强控制值的大小关系判定所述第一预设变量为1或所述第一预设变量为0；

27、基于所述轴向场强最大值及所述轴向场强控制值的大小关系判定所述第二预设变量为1或所述第二预设变量为0；

28、基于所述局部放电裕度最大值及所述局部放电裕度控制值的大小关系判定所述第三预设变量为1或所述第三预设变量为0。

29、可选的，所述对所述径向场强、所述轴向场强及所述局部放电裕度进行预设控制，包括：

30、控制所述径向场强增加第一预设值；

31、控制所述轴向场强增加第二预设值；

32、控制所述局部放电裕度增加第三预设值。

33、可选的，在所述若满足所述预设终止条件之后，还包括：

34、对所述结构参数进行取整处理；

35、相应的，所述对所述目标函数值进行预设约束优化计算，包括：

36、对所述取整处理后的所述结构参数对应的所述目标函数值进行所述预设约束优化计算。

37、可选的，所述对所述目标函数值进行预设约束优化计算，包括：

38、基于预设决策向量、预设决策空间及所述目标函数值确定所述目标函数值对应的等式约束及不等式约束；

39、基于预设等式约束容忍度、所述等式约束、所述不等式约束及预设约束优化公式确定所述目标函数值对应的约束违反度；

40、其中，所述预设约束优化公式为：

41、

42、

43、x＝(x1,x2,...,xd)t∈ω；

44、s.t.gj(x)≤0,j＝1,2,...,p；

45、hj(x)＝0,j＝p+1,...,q；

46、其中，x表示d维的决策向量，ω表示决策空间，gj(x)是所述目标函数值对应的第j个不等式约束，hj(x)是所述目标函数值对应的第(j-p)个等式约束；p是不等式约束的数量，(q-p)是等式约束的数量，δ为所述预设等式约束容忍度；c(x)表示x的约束违反度；cj(x)是所述目标函数值对应的第j个约束违反度。

47、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种芯子的结构参数优化装置，包括：

48、第一确定单元，用于基于变压器套管的极板总数、输入电压、电流及芯子外轮廓尺寸确定所述变压器套管的芯子的结构参数，所述芯子的结构参数包括：极板长度、极板半径及绝缘层厚度；

49、第二确定单元，用于基于所述芯子的结构参数确定所述变压器套管的径向场强、轴向场强及局部放电裕度；

50、判断单元，用于根据所述径向场强、所述轴向场强及所述局部放电裕度确定目标函数值，并判断所述目标函数值是否满足预设终止条件；

51、控制单元，用于当不满足所述预设终止条件时，则对所述径向场强、所述轴向场强及所述局部放电裕度进行预设控制，并触发所述根据所述径向场强、所述轴向场强及所述局部放电裕度确定目标函数值的步骤；

52、优化计算单元，用于当满足所述预设终止条件时，则对所述目标函数值进行预设约束优化计算，以确定所述预设约束优化计算后的所述目标函数值对应的所述结构参数。

53、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括：

54、存储器，用于存储计算机程序；

55、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述芯子的结构参数优化方法的步骤。

56、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述芯子的结构参数优化方法的步骤。

57、本发明的目的是提供一种芯子的结构参数优化方法、装置、设备及介质，先基于变压器套管的极板总数、输入电压、电流及芯子外轮廓尺寸确定芯子的结构参数，并根据芯子的结构参数确定变压器套管的径向场强、轴向场强及局部放电裕度，并确定目标函数，然后判断目标函数是否满足终止条件，若不满足，则需要进行预设控制并返回目标函数值确定过程，反之，则对目标函数值进行预设约束优化计算，以得到优化后的目标函数值对应的结构参数，本方案排除了极板总数、输入电压、电流及芯子外轮廓尺寸对芯子尺寸优化的影响，准确的实现了对芯子尺寸结构的优化，提高了方案的可靠性。