基于遗传算法的干式空心电抗器优化设计

• 44•引言：干式空心电抗器由于其特殊的结构，难以通过常规的检测手段获得气道内的情况。

为了评估干式空心电抗器全包封防护技术的处理效果，借助工业内窥镜，对处理前后电抗器气道内表面进行图像检测。

结果表面处理后的电抗器气道内表面洁净光滑，玻璃纤维析出现象大大减少，PRTV 覆盖率接近100%，干式空心电抗器全包封防护技术的处理效果良好。

前言：电抗器作为变电站内重要的无工补偿设备，主要功能是向电力系统提供无功功率以提高功率因数，最终实现减少电能损耗和压降，改善电能质量，维护电网运行稳定的目的(郑涛,赵彦杰.超/特高压可控并联电抗器关键技术综述,电力系统自动化,2014;顾生杰,田铭兴.基于串联电容补偿的超/特高压输电线路可控并联电抗器补偿度分析.高电压技术,2014)。

随着干式空心电抗器投运年限的增加，包封受潮、局部放电过热、温度分布不均衡、绝缘损坏等问题逐渐涌现(聂喜玲,黎大健,赵坚.干式空心电抗器损坏原因分析及对策,广西电力,2013;王耀龙.干式空心并联电抗器多起损坏原因分析,电气技术,2012)，为预防干式空心电抗器包封受潮或绝缘老化的问题，目前常规处理手段是在干式空心电抗器表面喷涂一层涂料(李华辉.PRTV 涂料在干式空心电抗器故障预防中的应用,自动化应用,2015)。

涂层的覆盖率直接影响着涂层发挥保护作用的效果，干式空心电抗器的气道狭长，如果采用普通气枪喷涂的方法，涂层难以完全覆盖电抗器所有表面。

下面将介绍一种创新的干式空心电抗器全包封防护处理技术，并通过工业内窥镜对处理前后电抗器内表面进行检测，分析研究该处理技术的防护效果。

1.国内干式空心电抗器应用现状我国电网建设的初期，主要装设高压并联电抗器，随着技术的发展，35kV 和66kV 的低压电抗器大量应用于电网系统中，并且大部分是干式空心电抗器(葛计彬,郝文光,孟季权.干式空心电抗器改进措施分析,电工电气,2015.)；应用初期，这些干式电抗器主要从国外进口,投运一段时间后，小故障频发。

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! 免疫遗传算法在智能化交流接触器优化 设计中的应用
!"# 免疫遗传算法程序框图 本文将智能交流接触器的动态过程计算与免疫 遗传算法的优化设计相结合， 编制了用免疫遗传算 法动态优化设计智能交流接触器的应用程序， 其程 序框图如图 $ 所示。
（)）
式中，" ’ ，# ，$ 是结构参数， 分别为铁芯厚度、 线 圈匝数及线圈线径； 分别为 "，% ( ， !% 是控制参数， 合闸相角、 励磁电源关断时刻及励磁电源关断时间。 在图 % 中， 选相合闸后经过 % ( 时间， 单片机自动关 断励磁电源， 之后再经过 !% 时间恢复励磁电源工 作。这样可保证可靠吸合的同时， 大大减小铁芯的 撞击能量。 " # $ # $ 目标函数 选用最能体现智能交流接触器综合经济技术要 求的以下三个指标作为优化设计的多目标函数
中图分类号：,J"K；,J$#! 文献标识码：% 文章编号："##$;$#LA （!##$） #";##"L;#C
! 前言
对智能化电磁电器进行优化设计， 优化变量由 结构参数和动态控制参数组成， 优化结果应在保证 电磁电器可靠吸合与释放的前提下， 力求节材、 节 能、 减少铁芯碰撞能量， 以达到降低成本， 提高电器 的机械与电寿命的目的。由此可见， 在智能化电磁 电器优化设计中， 目标函数和约束函数均是高度非 线性的， 并且它是一种多目标优化问题。到目前为 止， 进化算法被认为是解决多目标优化问题的最好 方法。文 ［"］ 利用遗传算法具有全局并行搜索的特 点， 对智能化电磁电器进行优化设计， 取得了较满意 的结果。但是， 遗传算法仍存在下述明显缺点： !初 始群体是随机产生的， 当解群分布不均匀时易陷入 局部最优； 个体浓度过 "当群体进化到一定代数时， 高， 无法很好地保持个体多样性， 易陷入未成熟收 敛。为克服遗传算法上述缺点， 人们不断地提出改 进的方法。 本文用一种改进的遗传算法—免疫遗传算法对 智能化电磁电器进行优化设计。这种算法将遗传算 法同生物免疫系统中的记忆机制、 浓度机制及多样 性保持策略相结合， 既保留了遗传算法随机全局并 行搜索的特点， 又在很大程度上避免未成熟收敛， 提 高全局搜索能力及效率。实验结果证明了该算法在

采用遗传算法优化配置限流电抗器的研究摘要本文提出一种采用遗传算法优化配置限流电抗器的方法，在满足限制短路电流的前提下，加装电抗器的数量和总阻抗最小，同时保证系统正常运行。

通过在IEEE30节点系统的测试，，验证了该方法的实用性和可靠性。

关键词遗传算法；优化配置；限流电抗器；限制短路电流随着我国经济的高速发展，电网的装机容量、负荷水平和网络规模日益扩大，短路电流的逐渐增加严重影响了输电能力及电网的建设。

因此，将短路电流水平限制在合理的范围内是非常必要的。

常用的解决较高故障电流水平方案包括：提高开关设备和其他设备的额定电流；解环运行并引入更高电压连接（交流或直流）；引入更高阻抗的变压器以及串联电抗器并利用更复杂的策略，如顺序电网跳闸。

但上述方案可能产生降低电力系统的安全性和可靠性、成本较高并增加电力损耗等问题。

本文所述采取在系统中串联限流电抗器的方式限制短路电流，虽然会增加网损，降低系统的稳定性，但是它价格非常便宜，易于调整，且由于不必更换设备，这些缺点所造成的影响可以在经济上得到补偿，且在巴西互联电网中已有很好的应用。

1 限流电抗器概述加装限流电抗器的本质是通过增加系统线路阻抗，以减小变压器母线某些分支的短路电流。

限流电抗器整套设备如图1所示。

3 优化配置限流电抗器遗传算法流程3.1 生成种群假设短路电流超标母线个数为m，与短路母线相连切线路上没有变压器的线路个数为n。

将这些与母线响铃的线路上所加装的电抗器的电抗值设定为基因，再根据系统情况，设定一个最大串联限流电抗标幺值Xmax每个个体的大小为0到Xmax之间的任意数。

每一种串联限流电抗器配置方案为一个个体，每个个体中除了包含这n个电抗值的基因，然后在第n+1位标记这个个体的成本值，这样，每个个体就含有n+1个基因。

最后设定种群中的个体数N。

3.2 设定每个个体的适应度函数按照式（2）设定每个个体的适应度函数。

3.3 交叉遗传和变异遗传在串联限流电抗器的配置操作中，交叉遗传主要是通过换位来达到操作的效果。

自适应遗传算法在电力变压器优化设计中的应用近年来，随着电力系统的不断发展和变革，电力变压器作为电力传输和配送系统中不可或缺的设备，其优化设计越来越受到人们的关注。

而自适应遗传算法作为一种新型的优化算法，已经在电力变压器的优化设计中得到了广泛的应用。

本文将从多个角度对自适应遗传算法在电力变压器优化设计中的应用进行深入探讨。

一、自适应遗传算法简介自适应遗传算法是一种基于生物遗传学原理的优化算法，其主要思想是通过模拟自然选择、交叉和变异的过程来搜索最优解。

与传统的遗传算法相比，自适应遗传算法引入了自适应机制，能够根据目标函数的性质和问题的特点动态调整算法参数，提高了收敛速度和全局搜索能力。

二、电力变压器优化设计中存在的问题在电力系统中，变压器是承担电能传输和分配的重要设备，其设计优化直接影响着电力系统的安全稳定运行和能效提升。

然而，传统的电力变压器设计存在一些问题，如设计周期长、成本高、效率低等，这些问题需要通过优化设计来解决。

三、自适应遗传算法在电力变压器优化设计中的应用1. 参数优化在电力变压器的设计中，参数优化是一个复杂而又重要的问题。

传统的参数优化方法需要大量的试验和计算，成本高、效率低。

而自适应遗传算法能够有效地应用于电力变压器的参数优化，通过对设计参数进行自适应搜索，能够得到更优的设计方案。

2. 多目标优化在电力变压器的设计中，往往存在多个相互矛盾的目标，如减小损耗、提高效率、降低成本等。

传统的优化方法往往只能处理单目标优化问题，而自适应遗传算法能够有效地处理多目标优化问题，通过对多个目标的同时优化，得到一组最优解的非劣解集。

3. 约束优化在电力变压器的设计中，往往存在一些约束条件，如绕组尺寸限制、电磁匹配要求等。

传统的优化方法往往难以处理约束优化问题，而自适应遗传算法能够通过合适的编码方式和适应度函数，有效地处理约束优化问题。

四、自适应遗传算法在电力变压器优化设计中的优势1. 全局搜索能力自适应遗传算法具有较强的全局搜索能力，能够在较短的时间内找到较优的解，避免陷入局部最优解。

第20卷第6期2000年6月中　国　电　机　工　程　学　报Proceedings of the CSEEVol.20No.6J un.2000文章编号:025828013(2000)0620005204基于遗传算法的无功规划优化张粒子,舒　隽,林宪枢,徐英辉(华北电力大学,北京102206)REACTIVE POWER PLANNING BASED ON GENETIC AL G ORITH MZHAN G Li2zi,SHU J un,L IN Xian2shu,XU Y ing2hui(North China Electric Power University,Beijing102206,China)ABSTRACT:In this paper,a modified G enetic Algorithm(G A) is applied to optimization of reactive power planning of power system.This algorithm improves the method of coding,size of population and operators;uses expert knowledge to aid search2 ing feasible solution;and presents self2adaptive adjusting of penalty factor.The proposed algorithm is applied to the IEEE 302bus system and a practical system.The numerical results show the advantages of this approach over conventiona G A.KE Y WOR DS:power system;optimization of reactive power planning;power flow;genetic algorithm摘要:提出了一种应用于电力系统无功规划优化问题的改进遗传算法。

基于遗传算法的无功优化配置季敏剑;周武【摘要】Through research based on genetic algorithm and fast power flow algorithm, the installation mode of reactive power compensation equipment on power grid is decided. Based on the grid structure analysis, op-timization calculation on configuration of reactive power compensation equipment is conducted in accordance with operating parameters of power network and historical load data to determine the installation location of reactive power compensation device, installed capacity and packet mode. Taking grid structure in Luqiao dis-trict of Taizhou as an example, optimal allocation scheme of reactive power is calculated and determined, by which favorable effect of local reactive power balancing, voltage qualification rate improvement and grid loss reduction is achieved. In the meantime, rationality of planning and decision-making for allocation of reactive power compensation is verified.%通过基于基因遗传算法和快速潮流算法的研究，确定电网中无功补偿设备安装方式。

干式电抗器设计原理及其材料高压电器产品设计包含这多方面的学科的内容，仅就变压器（电抗器）而言，就包含《电路分析》、电磁学、高电压绝缘、电工材料等门内容。

具体到每个产品，我们在设计时还应同时考虑到工艺、材料、成本等问题，它们之间相互依存、相互作用，产品设计时不能只单独来考虑其中一个或两个。

由于水平有限，本次讲座不能具体到产品设计的每个细节，只能就设计过程中必须的一些基本原理和关键工艺和材料给大家做一个简要的介绍。

不需要大家都记住，只要大家知道这些概念，以后在设计或生产服务是能知道他们，并有目的的去寻找有关资料就可以了。

一、基本电磁原理概述电抗器是由于它的电感而被电力系统应用的高压电器。

它属于特种变压器范畴，其区别于一般变压器的方面在于它通常只有一个励磁线圈，在有励磁电流通过时能产生一定电抗。

但是，其在电磁分析原理方面还是同变压器基本一致。

变压器在学科中包含在《电机学》这门课程里，这门课主要分成两部分内容，其一是在静态情况下的能量转换和传递——变压器。

其二是在动态情况下的能量转换——电动机和发电机。

变压器中只有感生电动势，没有动生电动势。

而电动机和发电机中则既有感生电动势又有动生电动势。

场是物质构成的一种基本形态，在自然界中有着各种各样的场，其中与变压器和电抗器有关的场有：1、电场——电气绝缘2、磁场——磁路3、温度场??——损耗和温升4、音场——噪音这些场的存在对各种电器产品的性能和质量产生极大的影响，所以，我们在产品设计时往往是围绕它们在进行的。

只有了解这些场的基本性质才能在电器结构设计中将各种材料合理地组合起来。

一）电场1.1 静电场：通常把不随时间变化的电场称为静电场。

对高压电器产品而言，无论在工频还是在冲击电压时，其各处的电磁场变化均可认为仅比例于外加电压而变化，其电场分布是相似的，完全可以作为静电场来处理。

1.2 电位与电场强度电位是指静电场中在电荷作用下各点所具有的位能，它由库伦定律决定。

基于遗传算法的电力系统无功优化目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 绪论 (3)1.1 问题的提出及研究意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 本文的主要工作 (4)2 电力系统无功优化模型 (6)2.1无功优化的模型 (6)2.2无功优化的目标函数 (6)2.3无功优化的约束条件 (7)3 遗传算法的原理及其解题过程 (9)3.1 生物进化与遗传算法 (9)3.2 遗传算法的特点及其优化原理 (9)3.3 遗传算法的解题过程 (11)4 算例分析 (14)4.1 参数设置 (14)4.2 结果分析 (16)5 总结展望 (19)参考文献 (20)附录 (21)摘要:随着现代工业的发展，电能质量越来越重要。

无功优化是通过对可调变压器分接头、发电机端电压和无功补偿设备的综合调节,使系统满足电网安全约束,在稳定电压的同时可以降低系统的网络损耗。

由于可投切并联电容器组的无功出力和可调变压器的分接头位置是非连续变化的，因此电力系统无功优化问题是一个复杂的非线性混合整数规划问题、其控制变量既有连续变量又有离散变量，优化过程十分复杂。

针对无功优化问题，人们提出了众多的求解方法,目前常用的、比较成熟的方法主要有非线性规划法、线性规划法、混合整数规划法、人工智能法等。

线性规划法、非线性规划法均为单路径搜索方法，有可能会得到局部最优解。

为克服这一弊端，可以采用遗传算法,它从多个初始点出发进行搜索，同一次迭代中各个点的信息互相交换，遗传算法允许所求解的问题是非线性不连续的,并能从整个可行域空间寻找最优解。

同时由于其搜索最优解的过程是具有指导性进行的,从而避免了维数灾难问题。

基于以上优点本文采用了遗传算法对电力系统进行无功优化，在matlab上编写程序对算例进行优化,优化结果表明算法的可行性。

关键字：电力系统;无功优化;非线性规划;遗传算法Abstract：Wiｔh the deｖｅlｏpｍｅnt ofｍoｄeｒn industrｙ，pｏｗeｒqualｉty ｉs ｂeｃomｉngｍｏre and ｍore importanｔ. Ｒeａctiｖe ｐoweｒoptｉmiｚation is ｂased on the adjustａbｌｅtransｆorｍeｒtap, gｅneratoｒtermｉnａl ｖoltage and reactiｖepoｗｅｒcomｐeｎｓation equiｐmｅnｔcomprehｅｎsive regulationwhiｃh can meet thｅｇrid security cｏnsｔraｉnｔs,and caｎｒｅduce the systｅm nｅtwork loｓs whiｌe sｔａbｉlizing the vｏltａge. Ｂｅcａuse ｏf ｔhe reactｉve poｗｅr ｏutｐｕt of tｈe ｓhｕntｃapacitor bank ａnｄｔhe ｐosition ｏf the taｐof ｔheadjusｔable tranｓｆormer is discontｉnuous tｈe reactiｖｅpowｅｒｏptｉmizａｔion pｒoblｅm oｆｐower system iｓa complexnonlinear miｘeｄinteｇer programｍing proｂｌｅm. Itｓｃonｔroｌｖariaｂｌes include conｔinuouｓａnd ｄｉｓｃrete,aｎdtｈe oｐtimizaｔｉon prｏcesｓis vｅｒyｃomplｉcaｔｅd. Fortｈe ｐｒoblｅm of reacｔｉve powｅr optｉmiｚａｔｉoｎ, many meｔhods have bｅｅn pｕｔforｗarｄ.The coｍmonly useｄmethodｓareｎｏnｌinｅaｒprogrａmｍｉng method,ｌineaｒproｇrａｍmiｎg ｍeｔhod, mixed iｎtegeｒprogramminｇmethｏd, aｒtifiｃiaｌｉｎtellｉgence mｅtｈoｄ, etc. Ｔhe ｌinｅar prｏｇｒammiｎｇmethod aｎｄtｈe ｎonlｉｎear pｒogｒammiｎgｍｅthodａｒｅａll siｎｇle pathｓｅarcｈmethods, andｉt wｉllobtain ｔhｅｌoｃal ｏpｔiｍａ. In ordｅr tｏoｖercomeｔhe diｓａｄvantａges of them wｅcan use thｅｇenｅtic ａｌgoｒithm. Ｉt starts frｏｍmany initiａl poinｔs ｔo search．Theinforｍation can exchangeｗith each othｅrｉｎiterａtｉｏｎ. Thｅgeneｔiｃａlgoｒｉｔhmａllｏws ｔhe sｏｌuｔｉon oｆtｈe prｏblem to be nｏnliｎeaｒaｎｄdｉsconｔｉｎuous，and ｃan find the oｐtimａl solutｉoｎｆrom the whｏle ｆeasiｂledomainｓpaｃe.At tｈe saｍｅtimｅ，becａuse the ｐrｏcｅssof searcｈｉnｇｔhe optiｍal soｌuｔion ｉsｉnstructiｖｅ, theｃursｅof dimensionalｉtｙis avｏｉｄｅd. Bａsed on the abovｅadvaｎtages, this papｅr adopts the geｎetｉc ａｌｇoritｈm tooptimize ｔhｅreactive poｗｅr oｆｔhe poｗeｒsystem．Theprogram iｓwriｔten ｏｎthe MＡＴＬAＢｔo opｔimiｚｅthe exａｍple, ａnd tｈｅoｐtimizaｔion results shｏw the ｆeａsiｂｉlity of tｈe ａlgorｉthm.Keｙｗord:ｐｏwｅｒsｙsｔem，ｒｅａctｉve power optｉmization, nonｌiｎｅａr ｐrogramｍｉng, genetiｃalｇoｒithm1 绪论1.1问题的提出及研究意义经济的进一步发展,能源意识的进一步增强,电力系统运行的安全性和经济性要求日趋突出和重要。

1 设计过程
1.1 额定电抗的计算
要设计出电抗器，必须要给出电抗器的设计条
件，如电抗器的额定容量、额定电压和电抗压降百
分数，根据这些条件就可以计算出满足这些条件的
额定电抗值及额定电流，计算公式如下：
X L=
I NX N U N×103
×100 % =
3 INXN U L×103
×100 %
(1)
Sd=I 2NX N×10-3
Institute, Changzhou 213015, China）
Abstract: Introduction was made to the dry-type air-core reactor design system developed under Windows environment, using VC++6.0 as programming language and taking finite element as the foundation, having given out calculation formula for rated reaction, calculation method for design model induction value, determination principle for source area current density and design example of reactor parameters. Results show that to use finite element in design of dry-type air-core reactor is higher in accuracy than the traditional calculation method.

浅谈电力变压器优化设计中的遗传算法摘要：随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展，遗传算法在电力变压器优化设计中得到广泛应用，本文以10kv电力变压器为例，主要介绍在电力变压器优化设计中遗传算法的改进措施，仅供同行参考。

关键字：电力变压器；优化设计；遗传算法；改进措施abstract: with the electronic technology, computer technology, the communication rapid development of technology, genetic algorithm in power transformer optimization design is widely used in this paper, the 10 kv power transformer for example, mainly introduces in power transformer optimization design of genetic algorithm improvement measures, only refers for the colleague.key words: electric power transformer; optimization design; genetic algorithm; improvement measures1 遗传算法的改进措施1.1编码方案在传统遗传算法中,问题的解往往用二进制编码的数字串(称作染色体)来表示,遗传算子直接对数字串进行操作。

本文提出iga采用实数编码方式的数字串来表示问题的解,从而解决了sga在优化过程中由于频繁编码和解码过程而导致的收敛速度慢、求解精度低的不足。

在电力变压器优化设计中,本文将铁心直径序号、高压绕组每层匝数、高压绕组线规序号、低压绕组匝数、低压绕组每层匝数和低压绕组线规序号作为设计变量直接编码成优化问题的数字串。

ｐｏｗｅｒ ｎｅｔｉｃ
ｒｅａｃｔｉｖｅ ｔｏ
ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
ｎｏｄｅ．ｇｅｎｅｔｉｃ
ｎｏｄｅ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｉｓ ｆｉｔ
ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ
ｒｅａｃｔｉｖｅ
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｃａｎ
ｕｓｅｄ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
交通大学出版社，２００２
［３］乐乐．怀化市电网无功补偿优化系统的设计与实现［Ｄ］．长沙：湖南大
学，２００９
［４］赵尤新，徐国禹用敏感度方法分析计算电力系统的无功和电压最优 控制问题［Ｊ］．重庆大学学报，１９９８（４）：１—１１ ［５］苑舜，韩水配电网无功优化及无功补偿装置［Ｍ］．北京：中国电力出
版社。２００３
ａ ｄ
验数据进行计算，整定出遗传算
法的控制参数。再按照本文的计
＋
编码、种群仞始化
一般电网中各元件的电抗远大于电阻，所以各个节点电压
算流程框图编制基于改迸遗传 算法的无功补偿优化程序，对配
电网的ｆＥＥＥ ３３节点系统进行
相位角的改变主要影响各节点的注入有功功率，各个节点电压
大小的改变主要影响各节点注入无功功率，所以： ｏＲ．ａｕ。ｄ ＰＬ．ａ８
本文链接：/Periodical_gykzjsj201301027.aspx
摘要
建立以降低网损之后带来经济效益最大为目标函数的模型，通过引入灵敏度分析，得到候选补偿节点以减小寻优时的
计算量，再用遗传算法作为配电网无功补偿优化算法．确定补偿节点和最适合的补偿容量。在遗传算法计算过程中通过保
存最优秀个体的办法，在提高计算速度妁同时还能提高计算精度。

基于场-路耦合约束的干式空心电抗器优化设计摘要：本文深入分析了选用矩形截面束绞线绕制空心电抗器的优点，提出了使空心电抗器无环流、电阻损耗和涡流损耗小、各包封温升和电流分布均衡的优化设计方法。

进一步，给出了基于矩形截面束绞线的多目标优化算法，并通过数值算例对该算法的有效性进行了验证。

关键词：干式空心电抗器；优化设计1 引言20世纪60年代初，加拿大TRENCH公司率先研制出了环氧浸渍玻璃纤维包封的干式空心电抗器，它具有线性特性好、损耗低、噪声小和参数稳定的优良特性。

现在，随着电网建设和输变电技术的发展，环氧浸渍玻璃纤维包封的干式空心电抗器已经逐渐取代水泥电抗器和铁心电抗器。

目前，干式空心电抗器采用多根相互绝缘的细导线并联绕制。

其选用的细导线主要有扁导线、圆导线和圆形截面束绞线三种类型。

当电抗器采用扁导线绕制时，绕组比较平整美观，但其涡流损耗约为相同截面积的圆导线的2倍[1]。

当电抗器采用圆导线绕制时，随着绕组层数增多和导线径向尺寸的增大，绕组的多层效应加剧[2]。

此外，圆形截面束绞线和圆导线的填充系数比扁导线低，因此当选用这两种导线绕制空心电抗器时，将无法同时满足层等电阻电压、包封等温升和包封等高三个设计要求。

2 矩形截面束绞线绕制空心电抗器2.1优化设计的等效电路约束条件电抗器优化设计的等式约束条件包括层等电阻电压、包封等温升和包封等高三个方面。

下面详细给出选择这些约束条件的原因以及它们需要满足的关系式，这里假设干式空心电抗器有个包封和个层。

（1）层等电阻电压层等电阻电压是以各层导线电阻和层电流的乘积相等作为约束条件，如下式所示：4 算例分析以单相干式空心电抗器为例，其额定容量为60kvar，额定电压为317.5V，额定电感为5.35 mH。

表2是利用计算机辅助设计软件计算得到的电抗器设计结果，电抗器绕组选用圆导线双线并绕。

表3是利用优化设计软件计算得到的1个Pareto最优解，电抗器绕组选用矩形截面束绞线双线并绕。

基于二代非支配排序遗传算法的电子变压器多目标优化杨慧娜;刘钢【摘要】基于二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对大功率电子变压器的优化设计进行了研究.以电子变压器的面积乘积、磁芯损耗和绕组损耗为目标函数建立了三维优化模型.通过对NSGA-Ⅱ算法的研究,合理确定了选择、交叉、变异等算子的取值,对冷轧硅钢片、铁基非晶合金、超微晶合金三种磁芯材料的电子变压器的设计进行了优化.根据磁芯损耗和绕组损耗相等时变压器效率最大的原则选取了最优点.通过对优化结果的参数指标比较,分析了三种磁芯材料的物理特性.利用有限元软件计算了三种变压器的温度场,作了温度校核,并对三种变压器的热特性进行了分析,验证了超微晶合金材料在大功率电子变压器设计制造的优越性.【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(040)005【总页数】5页(P31-35)【关键词】大功率电子变压器;多目标;二代非支配排序遗传算法;磁芯材料【作者】杨慧娜;刘钢【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TM433;TM400 引言开关电源由于小型、轻量、高效的特点，被广泛应用于工业、民用及军事等各个领域的电子设备，成为现代电子系统的重要组成部分。

电子变压器是开关电源的重要的磁元件，其体积和重量在整个能量转换和传输系统中占有很大的比例，并且是主要的发热源。

因此，电子变压器的优化设计水平是影响开关电源的整体性能的关键因素。

体积和效率是设计人员在系统设计中最需要考虑的问题，影响变压器体积和效率的因素有磁芯材料、磁感应强度、频率、导线型号、导线电流密度等。

目前，电子变压器的优化设计研究主要集中于小功率变压器，文献［1］～［5］中设计的电子变压器，最高功率均不超过1 kW，都是采用铁氧体作为磁芯材料。

由于电子设备的容量要求不断增大，需要对大功率电子变压器的优化设计方法进行研究。

飞行甲板是保障舰载机在海洋环境下安全 起飞、 着舰和布列的重要场所， 开展飞行甲板设 计优化方法研究对于提高甲板面舰载机布列效 率、 舰载机起降安全性具有重要意义。然而， 由 于飞行甲板的设计涉及舰载机布列规模、 航空作
收稿日期： 2012－ 04－ 16 作者简介： 王 谢 通信作者： 王
基金项目： 国家部委基金资助项目
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的外形轮廓方案。 坐标的求解方法， 原点 O 设在飞行甲板首端与主 船 体 中 心 线 的 交 点 处 。 其 中 ，B .x 表 示 特 征 点 B 在 x 方向的坐标值， 其它类似。
Tab.1 特征点 C点 D点 O点 E点 AP 点 F点 I点 J点 K点
采用参数化方法构建形成飞行甲板的外形方 案后， 还需求解用于飞行甲板评估和优化的状态 变量， 主要包括表征飞行甲板功能区域面积的状 态变量， 以及表征舰载机着舰安全性的状态变量， 具体如下。
8
中
国
舰
船
研
究
琐碎的工作中解脱出来， 可大幅提高设计速度， 减少信息存储。在船舶设计领域中， 比较典型的 例子是 1998 年 Harries
［1-2］
参数化方法共包括 16 个设计参数， 并假定飞行甲 板艉部两侧的武器舷台长度 L xx 和 L xr 为固定输 甲板外形轮廊的设计参数， 参见图 1。 1）飞行甲板左舷宽度 B l ； 2）飞行甲板右舷宽度 B r ； 入参数。设计参数定义如下， 其中前 10 个为飞行
板边界的安全间隙 D allow 。
（3）着舰跑道左侧大偏航角着舰状态时距甲
pj
2）表征舰载机着舰作业安全性的特征参数
表 1 给出了基于参数化飞行甲板主要特征点
表 1 飞行甲板各特征点的参数化表达 The coordinate expressions of representative geometry points

f avg f avg − f min ,β = − f min f avg f avg − f min
图 1 生物进化循环简图 遗传算法在求解中先把实际优化的问题编码为成串符号，并将具 体问题的目标函数转换成染色体适应函数，随机产生一大批初始染色 体，依据这些染色体的适应函数值执行繁殖、变异等操作并产生下一 代染色体。交叉、变异遗传操作借助随机交换不同染色体之间的信息， 以此获取最优染色体。经过逐代遗传，即可产生一批适应函数值较高 的染色体，最终把上述染色体解码还原即可获得原问题解。
1 概述遗传算法
遗传算法是指依据生物界净化规律演化出现的随机性搜索方法， 将遗传算法用于电力系统中，能借助多渠道搜索，获取最优的解 [1]。 20 世纪 70 年代，美国 Michigan 大学多数教授开始研究遗传算法，随 之引起社会各界的重视及关注，并在全世界范围内掀起研究热潮。其 中，D.E.Goldberg 的贡献最大，他不仅创建网上的 GA 体系，也成为 将其用于搜索、 优化等多个领域 [2]。 现阶段， GA 已发展成为一种成熟、 适用性强的优化算法，其生物进化过程见图 1。以图 1 的循环圈群体 为起点，通过一定的竞争，一部分群体被淘汰，另外一部分则发展成 为种群。遗传算法正是基于自然法则产生的全局收敛算法，其依据当 前解和部分随机信息产生新解，对全局优化及函数含义解析的问题， 彰显出遗传算法的优越性。
键。众所周知，无功补偿旨在降低网损耗并提升电压合格率，无功优 化重点在于选择最佳的方案，在确保电压质量的基础上，使系统有功 网损处于最小状态。 2.1 遗传算法改进步骤 2.1.1 实施十进制编码 已有遗传算法普遍使用二进制编码，其具有操作简单、直观的优 点，且能与无功优化控制变量的离散性相互适应。但二进制编码需占 据较大空间，编码、解码需花费较长时间，还容易产生无效解。此外， 二进制编码时常因海明悬崖问题导致控制变量突然变大，进而影响算 法的搜索能力及稳定性 [3]。使用十进制整数编码，能把多种类型变量 展开相对独立的编码处理，确保遗传算法任何解均包括信息不同的若 干条子染色体。这种方法对控制变量多、类型复杂、范围区别大的无 功优化问题非常适合。因发电机端电压在控制中心选定离散值，所以， 无功补偿设备投入组数、发电机电压等均通过十进制整数编码，即： X = [N , R , R .R ] （1）

器位于线路接触器后面，因此总载荷电流将流过线路电抗器。 # 滤波电抗器接线烧损情况及分析
武汉地铁 ４号线三期自开通运营以来，发生多起由牵引主 电路电流监控导致的牵引报红故障。现对其中的两起 Ｄ４６车 和 Ｄ５２车进行分析。
Ｄ４６５车及 Ｄ５２４车正线运营时分别报出牵引系统严重故 障，故障时报牵引及制动时牵引主电路电流监控，Ｄ５２车复位 ＩＣＵ空开后故障消失，Ｄ４６车复位 ＩＣＵ空开后故障未消失。 ２１ 外观检查
技术与市场 ２０２０年 第２７卷 第５期
创新与实践
武汉地铁 ４号线列车滤波电抗器接线烧损分析
魏光耀，朱 威，张泽群，陈 思
（武汉地铁运营有限公司，湖北 武汉 ４３００３０）
摘 要：武汉地铁 ４号线三期列车自开通运营以来，在正线运营过程中多次出现牵引报红的情况，检查发现为滤波电抗 器接线烧损导致，给设备、正线安全运行和库内用车造成影响。介绍 ４号线三期列车滤波电抗器的组成及接线情况，针 对滤波电抗器接线烧损进行详细分析并得出结论。 关键词：武汉地铁 ４号线；滤波电抗器；接线烧损；原因分析 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．０５．００９
从上面的分析可以看出：滤波电抗器的引出接线烧损是由 人工焊接工艺控制不当引起铝扁线熔伤，后长时间工作并局部 发热后导致的。
建议后续可以参考其他品牌的电抗器来优化电抗器引出 接线的焊接工艺，并严格把关工艺流程，避免发生由于人工操 作不当引起的电抗器故障。
武汉地铁 ４号线三期车辆的线路电抗器为空心电抗器，采 用铜作为导电材 料。该 电 抗 器 的 初 始 电 感 值 ２ＭＨ－０％ ＋ １０％，额定电压 ＤＣ７５０Ｖ，额 定 电 流 ７５０Ａ，电 阻 的 正 常 范 围 ２０．１～２３．８ｍΩ，重量 １１５ｋｇ。

专利名称：一种基于线性度控制的高压干式空心串联电抗器专利类型：发明专利
发明人：肖拥军,郭修原,匡蔚
申请号：CN201611248650.3
申请日：20161229
公开号：CN106653327A
公开日：
20170510
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于线性度控制的高压干式空心串联电抗器，包括：筒体、铁芯、垫块，其特征在于：所述筒体的数量为3组，筒体的上部通过垫块固定在上固定座的底部，垫块通过压钉螺杆与上固定座相连接，筒体的下部通过垫块固定在下固定座的底部，筒体内自外向内依次设有外线圈、内线圈、外绝缘筒、内绝缘筒、铁芯，外绝缘筒与内绝缘筒之间、内绝缘筒与铁芯之间均设有间隙，外绝缘筒与内绝缘筒之间、内绝缘筒与铁芯之间的间隙中设有支撑块，筒体的两侧分别设有进线用和出线用的绝缘端子，本发明能够有效降低噪音和提高绝缘性能。

申请人：江苏越达电力设备有限公司
地址：212132 江苏省镇江市新区金港大道68号
国籍：CN
代理机构：南京钟山专利代理有限公司
代理人：戴朝荣
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