[发明专利]复杂结构工频电场计算的粒子群优化模拟电荷法

说明书

本发明涉及一种复杂结构工频电场计算的粒子群优化模拟电荷法，属于电气工程技术领域。复杂结构工频电场计算的粒子群优化模拟电荷法以下步骤：S1：传统优化模拟电荷法CSM；S2：粒子群优化算法PSO；S3：粒子群优化模拟电荷法PSO‑CSM。本优化模拟电荷法解决带电设施形状复杂或计算规模较大时，单独使用模拟电荷法难以找到较为合理的模拟电荷布置方式的难题。且连续运行结果基本稳定，均可保持较高的优化水平，具有较好的鲁棒性。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，涉及一种复杂结构工频电场计算的粒子群优化模拟电荷法。

背景技术

随着城市的扩展，500kV输变电工程越来越接近公众活动区域。这种超高压设施周围的工频电场分布不容小觑。超高压工频电场的计算往往采用模拟电荷法(ChargeSimulation Method，CSM)。模拟电荷法原理简单，便于编程，具有较高的计算精度。但是，在合理地确定模拟电荷的类型、位置、数量的关键技术应用上，与计算者的经验相关，因人而异的经验使模拟电荷法难以实现高精度数值分析。特别当电极的形状较为复杂时，人工往往难以合理布置模拟电荷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复杂结构工频电场计算的粒子群优化模拟电荷法，解决带电设施形状复杂或计算规模较大时，单独使用模拟电荷法难以找到较为合理的模拟电荷布置方式的难题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

复杂结构工频电场计算的粒子群优化模拟电荷法，该电荷法包括以下步骤：

S1：模拟电荷法；

S2：粒子群优化算法；

S3：粒子群优化模拟电荷法。

进一步，所述步骤S1具体为：

设单一均匀介质内电场求解：

①在计算区域之外，设置n个模拟电荷Q_j，j＝1,2,···,n；

②在已知表面电位值的电极表面，设置数量与模拟电荷数量相同的n匹配点M_i，i＝1,2,···,n，取垂直于电极表面布置，各匹配点的电位值i＝1,2,···,n等于电极表面电位；

③根据叠加原理，对应于每个匹配点M_i，逐一列出由设定的模拟电荷所建立的电位方程表达式为

式中，P_ij表示第j个单位模拟电荷在第i个匹配点上产生的电位值，称为电位系数；上式方程组的矩阵形式为

④解方程组，得到模拟电荷量值[Q]；

⑤在电极表面处另取一定数量校验点—常取两个相邻匹配点的中间位置，计算其电位值，与已知电位比较，若两者绝对值差值小于设定值，则认为布置有效，前往步骤⑥，若大于设定值，则需调整模拟电荷状态及参数并返回步骤①，直至满足计算精度要求；

⑥根据最终求得的模拟电荷离散解[Q]，通过点电荷计算电场强度的公式计算出任意场点处的电位或电场强度。

进一步，所述步骤S2具体为：