[發明專利]一種綜合節能與減噪的電力變壓器多目標優化設計方法

有效

• 申請號: 201210184775.X
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102708262A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 蔣雪峰;李潔
• 申請（專利權）人: 蔣雪峰
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H01F27/26;H01F27/245;H01F27/33;H01F41/02
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技術領域

本發明涉及電力變壓器優化設計的技術領域，尤其是涉及一種綜合節能與減噪的電力變壓器多目標優化設計方法。

背景技術

隨著經濟的發展和能源的大量消耗，社會節能意識也越來越高。而當前極為廣泛運用的電力變壓器在我國每年總的電能損耗約為2500多億kW·h，相當于三個中等省的用電量之和，可見對電力變壓器進行節能設計有著重要意義。

另外，當前隨著我國用電負荷的較快增長且逐步集中，要求電力變壓器深入負荷中心，以減小供電半徑，這樣就使得越來越多的電力變壓器出現在住宅區、商務區及公共服務區，然而電力變壓器有著普遍較高的噪聲，對變電站周邊環境造成了較為嚴重的噪聲干擾，因此對電力變壓器的減噪勢在必行。

目前，對電力變壓器的節能、減噪以及優化設計研究已有了許多成果，其中在公開刊物《高壓電器》期刊上發表的《電力變壓器噪聲研究與控制》、在《變壓器》期刊上發表的《淺談低噪聲變壓器的設計與工藝》分別對電力變壓器的噪聲從控制與工藝的角度進行了減噪的研究；在公開刊物《電力系統保護與控制》期刊上發表的《節能型變壓器節能運行方式的探討》、在《電氣應用》期刊上發表的《試論企業電力變壓器節能設計》從電力變壓器的節能效益、運行方式與損耗分析方面進行了研究；在變壓器優化設計方面，在《中國電機工程學報》期刊上發表的《中小型電力變壓器及干式變壓器的雙目標最優設計》從變壓器的節材和節能方面進行了最優化設計，在《中國電機工程學報》期刊上發表的《改進遺傳算法在牽引變壓器優化設計中的應用》又從變壓器重量最小方面進行了優化設計，在《中國電機工程學報》期刊上發表的《應用離散規劃算法的電力變壓器優化設計》從變壓器的有效材料費最小方面進行了優化設計。

不過，在上述研究中，對電力變壓器的節能與減噪的研究都尚且處于各自獨立進行中，而隨著當前時代的飛速發展與日新月異的社會需求，對此又提出了新的要求，因此有必要尋找一種同時兼顧電力變壓器節能與減噪的新方法；另外，對于變壓器的優化設計尚且處于上世紀90年代已趨于成熟的成果中，而沒有充分發揮隨著計算機與信息技術的日益發展而產生的新技術與新成果，對此變壓器的優化設計還有待于進一步提升。針對這種情況，結合當前的時代背景與新興技術，提出一種既能使變壓器節能，同時又能減噪且降低總成本，實用性強，有著更高的電力變壓器效率的多目標優化設計方法具有極其重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種綜合節能與減噪的電力變壓器多目標優化設計方法。采用該方法能使電力變壓器節能、減少噪聲干擾、降低成本、提高電力變壓器效率，且具有生產制造簡單便捷、實用性強等優點。

本發明的技術解決方案如下：

一種綜合節能與減噪的電力變壓器多目標優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立電力變壓器節能、減噪的初步優化模型，得到初步優化設計方案；

對于鐵軛和鐵心柱截面相同的三相心式鐵心，其鐵軛和鐵心柱截面皆采用多級階梯形結構，截面在其外接圓內上下左右都軸對稱，階梯形的每級都是由許多同種寬度的硅鋼片迭成，其中最中間部分為第1級，依次向上為第2、3、4......級的上半部分，依次向下為第2、3、4......級的下半部分；

對于電力變壓器鐵心柱的最大有效截面積為：

maxS=kΣi=1nxiyi,i=1,2......n,]]>

其中，S表示多級階梯形結構構成的電力變壓器鐵心柱的有效截面積，x_i表示第i級硅鋼片的寬度，y_i表示第i級硅鋼片的厚度，k表示疊片系數，n表示級數；

建立電力變壓器節能、減噪的初步優化模型，即電力變壓器鐵心柱有效截面積最大時的非線性混合整數規劃模型：