[發(fā)明專利]一種基于混和遺傳-田口算法的避雷器均壓環(huán)設計方法

有效

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• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112926245B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 裴云慶;田樹軍;呂澤承;蔣圣超;卓浩澤;王飛風;李泰霖;王斌
• 申請（專利權）人: 廣西電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06N3/12
• 代理公司: 廣州市專注魚專利代理有限公司 44456
• 代理人: 柴燕

本發(fā)明提供一種基于混和遺傳?田口算法的避雷器均壓環(huán)設計方法，初始化避雷器均壓環(huán)的待優(yōu)化參數(shù)，生成初始種群表；對初始種群數(shù)據(jù)分別進行交叉操作和變異操作；求出交叉后的種群數(shù)據(jù)和變異后的種群數(shù)據(jù)的自適應度；按照自適應度從小到大的順序排列種群數(shù)據(jù)；對自適應度最小的種群數(shù)據(jù)進行進一步的局部優(yōu)化，得到田口優(yōu)化種群；田口優(yōu)化種群的自適應度是否小于最小自適應度，如果是則更新最小自適應度為該值并保存對應的種群數(shù)據(jù)到單次迭代種群，重復設定的迭代次數(shù)后選出最優(yōu)避雷器均壓環(huán)參數(shù)。本發(fā)明利用了遺傳算法搜索范圍廣的特點，又結合了田口方法進行了進一步的局部優(yōu)化，在保證搜索廣度的同時提高了收斂速度。

技術領域

本發(fā)明涉及工業(yè)設計領域，具體涉及一種基于混和遺傳-田口算法的避雷器均壓環(huán)設計方法。

背景技術

避雷器作為高壓輸電系統(tǒng)中的重要元件，起著防止雷電沖擊和操作過電壓沖擊的重要作用。由于氧化鋅型避雷器的分布電容的影響，其閥片所承受的電壓呈現(xiàn)不均勻分布，具體表現(xiàn)為高壓端閥片所承受的電壓比低壓端的高，長期的電壓分布不均將影響避雷器的壽命，嚴重時還會引發(fā)發(fā)熱甚至爆炸。設置好參數(shù)匹配的均壓環(huán)，可以有效的緩解避雷器閥片電壓分布不均勻的問題。

目前，對于避雷器均壓環(huán)的設計大多采用自身經(jīng)驗結合有限元仿真軟件進行設計。一方面不同型號的避雷器其非線性程度有所不同，設計經(jīng)驗可能有所差別，對設計人員的要求較高；另一方面，由于避雷器仿真不斷修改需要重復勞動，比較花費設計人員時間。目前，現(xiàn)有技術中有些論文和專利也有不少利用遺傳算法結合有限元二次開發(fā)設計避雷器均壓環(huán)。但是，單純的全局搜索或局部搜索方法在優(yōu)化的過程中都存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于混和遺傳-田口算法的避雷器均壓環(huán)設計方法，可以解決現(xiàn)有技術中的單純的全局搜索或局部搜索方法在優(yōu)化的過程中都存在局限性的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種基于混和遺傳-田口算法的避雷器均壓環(huán)設計方法，包括以下步驟：

步驟1、初始化避雷器均壓環(huán)的待優(yōu)化參數(shù)、適應度函數(shù)和約束條件；

步驟2、設置種群參數(shù)，生成初始種群表；

步驟3、對初始種群數(shù)據(jù)中的一部分種群數(shù)據(jù)進行交叉操作，得到交叉后的種群數(shù)據(jù)；

步驟4、對初始種群數(shù)據(jù)中的其余種群數(shù)據(jù)進行變異操作，得到變異后的種群數(shù)據(jù)；

步驟5、利用有限元軟件求取交叉后的種群數(shù)據(jù)和變異后的種群數(shù)據(jù)的自適應度；并舍棄均壓環(huán)局部場強最大值大于設定值的種群數(shù)據(jù)，重復步驟3，隨機生成一個種群數(shù)據(jù)代替均壓環(huán)局部場強最大值大于設定值的種群數(shù)據(jù)；

步驟6、按照自適應度從小到大的順序排列種群數(shù)據(jù)；將排列第一的最優(yōu)種群數(shù)據(jù)存入單次迭代種群o；初始化自適應度最小的種群數(shù)據(jù)k，使k＝o，其自適應度Q_min為最小自適應度；

步驟7、采用田口算法對自適應度最小的種群數(shù)據(jù)進行進一步的局部優(yōu)化，得到田口優(yōu)化種群；

步驟8、結合有限元仿真判斷田口優(yōu)化種群的自適應度是否小于最小自適應度Q_min，如果是則更新最小自適應度Q_min為該值并保存對應的種群數(shù)據(jù)到單次迭代種群o，并用對應的種群數(shù)據(jù)替換步驟6中排列第一的最優(yōu)種群數(shù)據(jù)，重復步驟3至步驟8共b次；

步驟9、將最終單次迭代種群o中保存的參數(shù)作為設計后的避雷器均壓環(huán)參數(shù)，對應的自適應度作為均壓環(huán)避雷器的性能指標。

進一步的，所述的待優(yōu)化參數(shù)包括第一均壓環(huán)半徑Φ1、第二均壓環(huán)半徑Φ2、第一均壓環(huán)罩入深度H1、第二均壓環(huán)罩入深度H2、第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)的鋼管橫截面半徑r。