[发明专利]一种基于快速多目标优化的电力变压器设计方法

权利要求书

1.一种基于快速多目标优化的电力变压器设计方法，包括如下步骤：

步骤1)创建电力变压器优化模型，其包括：

首先，选取目标函数；

其次，选取优化变量；

最后，设定优化模型的约束条件；

步骤2)采用改进的NSGA-Ⅱ算法寻求最优解；

其特征在于，对所述NSGA-Ⅱ算法的改进体现在：

采用人工解与随机解结合的方式来初始化种群，所述人工解包括至少一个非支配解。

2.根据权利要求1所述的基于快速多目标优化的电力变压器设计方法，其特征在于，对所述NSGA-Ⅱ算法的改进还体现在：

采用改进的拥挤度计算方式：当种群中一个个体落选之后，重新计算其邻居的拥挤度。

3.根据权利要求1或2所述的基于快速多目标优化的电力变压器设计方法，其特征在于，对所述NSGA-Ⅱ算法的改进还体现在：采用基于专家经验的偏好策略，包括：

(1)设置代表决策者对期望取值位置的偏好的参考点g；

(2)计算个体x到参考点g的偏好距离：

Dist(x,g)-δ,δ∈[0,1]

w_i∈[0,1]为第i个目标上的权重向量，m表示目标函数的个数，且f_i(x)表示第i个目标函数值，f_i(g)表示为参考点g的目标函数值，为距离偏好方向最远的目标函数值，为距离偏好方向最近的目标函数值，δ∈[0,1]为控制偏好区域大小的参数；

(3)进行考虑偏好的Pareto支配关系确定

当且仅当满足如下3个条件之一时，X、Y之间的支配关系成立:

(a)如个体X的偏好距离D_x≤R，个体Y的偏好距离D_y≤R，且X是Y的Pareto非支配解，则X支配Y；

(b)如个体X的偏好距离D_x≤R，个体的偏好距离D_yR，且X是Y的Pareto非支配解或者X与Y互不支配，则X支配Y；

(c)如个体X的偏好距离D_xR且个体Y的偏好距离D_yR，且X是Y的Pareto非支配解或者X和Y互不支配且D_xD_y，则X支配Y；

(4)根据确定的支配关系进行非支配排序。

4.根据权利要求3所述的基于快速多目标优化的电力变压器设计方法，其特征在于，步骤1)中选择的目标函数表示如下：

其中，f₁(X)为材料成本函数，f₂(X)为总损耗函数，O_fe、O_l、O_h为铁心、低压绕组导线和高压绕组导线的单价，单位元/kg；G_fe、G_l、G_h分别为铁心、低压绕组导线和高压绕组导线的重量，单位kg；C_else为附件的成本，单位元，T_null为空载损耗，单位W；T_load为负载损耗，单位W，X＝[x₁,x₂,...,x_k]为变量空间，由优化变量组成。

5.根据权利要求4所述的基于快速多目标优化的电力变压器设计方法，其特征在于，步骤1)中选取的优化变量如下：钢片牌号、铁心直径、低压匝数、低压到铁心距离、低压风道宽、低压轴向并绕线数、低压辐向并绕线数、低压线宽、低压线厚、低压包封数、低压段数、低压层数、低压绕制高、高压风道宽、高压轴向并绕线数、高压辐向并绕线数、高压线宽、高压线厚、高压包封数、高压段数、高压层数、相间距离、主风道宽。

6.根据权利要求5所述的基于快速多目标优化的电力变压器设计方法，其特征在于，步骤1)中设定的约束条件表示如下：