[发明专利]一种基于进化策略的气体绝缘套管多目标优化设计方法

摘要

本发明公开了一种基于进化策略的气体绝缘套管多目标优化设计方法，包括如下步骤确定气体绝缘套管多目标优化设计决策变量及约束条件，建立绝缘结构设计多目标优化函数；构造气体绝缘套管绝缘结构优化设计的评价函数；初始化评价函数的进化亲代群体；对亲代群体通过重组、突变产生子代群体；调用有限元算法，计算并比较子代群体评价函数的适应度，选择产生新的亲代群体；反复迭代产生新的亲代群体和子代群体，直到达到规定的迭代次数；计算收敛判据，决定是否继续迭代，若可以停止迭代，则输出结果。本发明可以为气体绝缘套管绝缘结构确定出全局优化设计方案，极大的提高了气体绝缘结构的优化设计水平，具有广泛的实用性。

主权项

一种基于进化策略的气体绝缘套管多目标优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据气体绝缘套管绝缘结构特征，确定气体绝缘套管多目标优化设计决策变量及约束条件，构建绝缘结构优化设计多目标函数；具体方法如下：根据气体绝缘套管绝缘结构特征，用向量形式表示气体绝缘套管多目标优化设计的决策变量，则决策变量及约束条件为：Ω={X→|X1min≤X1≤X1max,X2min≤X2≤X2max,...,Xnmin≤Xn≤Xnmax}]]>式中：为气体绝缘套管多目标优化设计决策变量；Ω为决策变量的优化设计空间；X1、X2、…、Xn为气体绝缘套管绝缘结构设计决策变量的n个决策分量；X1min、X2min、…、Xnmin分别为相应决策分量X1、X2、…、Xn优化设计时允许取的最小值；X1max、X2max、…、Xnmax分别为相应决策分量X1、X2、…、Xn优化设计时允许取的最大值；构造气体绝缘套管电场分布优化目标函数为：Ema1=1n′(E1m+E2m+...+En′m)Dem1=(E1m-Ema1)2+(E2m-Ema1)2+...+(En′m-Ema1)2n′Ema2=1n′′(Esm1+Esm2+...+Esmn′′)Dem2=(Esm1-Ema2)2+(Esm2-Ema2)2+...+(Esmn′′-Ema2)2n′′]]>式中：E1m、E2m、…、En′m为气体绝缘套管内电场分布中n′个关键区域最高电场强度；Esm1、Esm2…、Esmn″分别为气体绝缘套管护套表面n″个峰值电场强度；Ema1、Dem1均为气体绝缘套管内电场分布优化目标函数；Ema2、Dem2均为气体绝缘套管外电场分布优化目标函数；气体绝缘套管电位分布优化目标函数为：k1=|U1Δh1-U0H1|k2=Xmsmax-Xmsk3=Xgs-Xgsmink4=|Δh2-Lf|]]>式中：U0、U1分别为中心导体、中间电位屏蔽电位；Δh1为中间电位屏蔽上端超出复合绝缘子下端的高度；H1为气体绝缘套管高度；Xms为中间电位屏蔽高度，Xmsmax为中间电位屏蔽高度约束条件的最大值；Xgs为接地屏蔽高度，Xgsmin为接地屏蔽高度约束条件的最小值；Δh2为接地屏蔽上端与中间屏蔽支撑绝缘子安装件之间的轴向距离；Lf为支撑绝缘子沿面放电距离；k1～k4是气体绝缘套管电位分布优化目标函数；2)构造气体绝缘套管绝缘结构优化设计的评价函数；3)初始化评价函数的进化亲代群体；4)对亲代群体通过重组、突变产生子代群体；5)调用有限元算法，计算并比较子代群体评价函数的适应度，选择产生新的亲代群体；6)通过反复迭代上述步骤4)和5)产生新的亲代群体和子代群体；7)以最后一代亲代群体中评价函数最大值和最小值之差作为收敛判据，若此差大于设定值，则认为进化还未收敛，继续重复执行步骤6)后，再判断是否收敛；若此差小于设定值，则认为进化达到收敛要求，停止迭代，输出结果。