[发明专利]双绕组连续式线圈电力变压器电磁方案二阶段规划方法

摘要

本发明公布了对双绕组连续式线圈电力变压器的一种新的优化计算理论和算法。把变压器的优化计算划分为两个阶段，第一阶段，遍历铁心直径和绕组匝数所确定的取值空间，引入线圈高度作为辅助变量，把短路阻抗标准值作为已知条件，对每个取值空间进行计算，判断是否存在解空间，对解空间则计算出局部最优解和目标函数值。第二阶段，以局部最优解为中心点，确定一个设计变量的变化范围，构造一个信赖域，局部最优解的目标函数值的倒数作为信赖度。把信赖度较高的那些信赖域构造为一个信赖域集合，遍历集合中的每个信赖域并进行局部搜索，找出所有的局部最优解，最终可得到全局最优解。由于充分利用了变压器解空间特点，该算法直接、可靠，计算效率高。

主权项

双绕组连续式线圈电力变压器电磁方案二阶段规划方法，其特征在于：(1)把变压器的优化计算过程划分为两个阶段，以铁心直径D、绕组匝数W和线圈高度H三个变量作为基本设计变量；(2)第一阶段，利用线圈高度H对铁心直径D和绕组匝数W所确定的取值空间进行判断是否存在解空间以及局部最优解的位置；首先以空载损耗的最大允许值作为目标函数，沿线圈高度H进行一维搜索，计算出满足条件的线圈高度H0，变压器空载损耗与线圈高度近似成正比，H0以上取值空间对应的空载损耗全部超标，不是解空间，H0是线圈高度H的取值上限，解空间只可能出现在H0以下；当H＝H0时，如果变压器负载损耗或高低压绕组温升任一项超出最大允许值，变压器负载损耗、高低压绕组温升与线圈高度近似成反比，则H0以下，变压器负载损耗或高低压绕组温升必有一项超出最大允许值，则说明H0以下取值空间没有可行解，则对应线圈高度H的整个取值空间内不存在解空间；当H＝H0时，如果变压器负载损耗以及高低压绕组温升都小于最大允许值时，则该点对应变压方案为可行方案，从H0向下，当线圈高度H减小时，由于绕组空间减小，负载损耗和线圈温升都上升，直到负载损耗或高低压绕组温升任一项超出最大允许值为止，此时线圈高度为Hk1,则从H0到Hk1取值空间，对应变压器方案都为可行方案，也即变压器的解空间位于从H0到Hk1所对应的取值空间内；线圈高度H从H0到Hk1减小过程中，铁心尺寸也逐渐减小，绕组空间尺寸同时减小，绕组填充率近似不变情况下，变压器铜材重量减小，变压器主材成本逐渐减小，则Hk1点对应的变压器方案为该解空间的局部最优解；(3)第二阶段，以第一阶段的局部最优解为中心点，确定一个设计变量的变化范围，构造一个信赖域，局部最优解的目标函数值的倒数作为信赖度；其中，铁心直径D和绕组匝数W固定不变；把信赖度较高的那些信赖域构造为一个信赖域集合，遍历这个集合，对集合中的每个信赖域进行局部搜索，找出所有的局部最优解，最终可得到全局最优解。