(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211133751.1 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 国网重庆市电力公司电力科 学研究 院 地址 401123 重庆市渝北区北部新区黄山 大道中段80号办公 综合楼 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 张施令　宫林　邓保家　杨华夏　 代靓君　 (74)专利代理 机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 专利代理师 黎飞 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06N 3/00(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种换流变压器出线装置多目标结构优化 方法 (57)摘要 本发明涉及换流变压器技术领域， 公开了一 种换流变压器出线装置多目标结构 优化方法， 包 括以下步骤： S1， 处理油浸 纸的性能参数： 对换流 变压器出线装置的油浸纸介电谱频率依赖特性 进行拟合， 得到介电参数随 电力设备频率f和油 浸纸温度T变化的定量变化关系； S2， 结构优化： 将步骤S1得到的定量变化关系用于不同温度区 域， 得到不同温度区域的介电常数； 然后对介电 常数进行赋值化处理， 获得多物理场参数； 再基 于多物理场参数， 设定换流变压器出线装置结 构。 本发明解决了现有技术存在的结构优化效果 差、 计算效率低等问题。 权利要求书3页 说明书16页 附图6页 CN 115455832 A 2022.12.09 CN 115455832 A 1.一种换流变压器出线装置多目标 结构优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 处理油浸纸的性能参数： 对换流变压器出线装置的油浸纸介电谱频率依赖特性进 行拟合， 得到介电参数随换流变压器出线装置频率f和油浸纸温度T变化的定量变化关系； S2， 结构优化： 将步骤S1得到的定量变化关系用于不同温度区域， 得到不同温度区域的 介电常数； 然后对介电常数进行赋值化处理， 获得多物理场参数； 再基于多物理场参数， 设 定换流变压器出线装置结构。 2.根据权利要求1所述的一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法， 其特征在于， 步骤S1包括以下步骤： S11， 测量油浸纸的玻璃化转变温度Tg、 频谱曲线、 温谱曲线， 做出介电常数实部ε ′和虚 部 ε″关于频率f和温度T的三维关系， 从而得到介电谱图； S12， 对介电谱图进行逆向非线性数值拟合， 拟合方法为： 先拟合介电常数虚部ε ″数据， 获取拟合参数近似值， 并构建以介电谱图作为输入的H ‑N方程； 然后通过最小二乘法对H ‑N 方程进行求解， 拟合过程中按照直流电导极化、 α 极化和β 极化的次序； 最后再应用介电常数 实部 ε′数据拟合得到的H ‑N曲线。 3.根据权利要求2所述的一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法， 其特征在于， 步骤S12中， 将介电谱图按温度T分为低温区、 中温区、 高温区三个区域进 行拟合， 低温区、 中 温区、 高温区对应的温度范围分别为20～6 0℃、 70～1 10℃、 120～170℃。 4.根据权利要求3所述的一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法， 其特征在于， 步骤S2中， 以静电板绝缘层作为决策变量x， 以出线装置绝缘层的多个区域的最小绝缘裕度 作为目标函数， 求解 目标函数 的最优解， 通过各目标函数加权获得出线装置绝缘层的结构 优化问题的评价 函数φ(x)。 5.根据权利要求4所述的一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法， 其特征在于， 决策变量x的取值范围满足以下 条件： Ω1＝{7≤x1≤9,4≤x2≤7,11≤x3≤35,12≤x4≤35}， 和/或， Ω2＝{6≤x5≤18,2≤x6≤6,2≤x7≤11,2≤x8≤7}； 其中， Ω1、 Ω2为决策变量的取值空间， x1为静电板左侧的包覆层厚度， x2为静电板右侧 的包覆层厚度， x3为静电板电极上端面倒角半径， x4为包覆层上端左侧的半径， x5为包覆层 上端右侧的半径， x6为静电板电极下端面倒角半径， x7为包覆层下端左侧的半径， x8为包覆 层下端右侧的半径， x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8的单位均为m m。 6.根据权利要求5所述的一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法， 其特征在于， 评价函数φ(x)如下： φ(x)＝ω1f1(x)+ω2f2(x)+ω3f3(x)+ω4f4(x)； 其中， f1(x)、 f2(x)、 f3(x)、 f4(x)分别表示出线装置绝缘层的四个区域的最小绝缘裕度， ω1、 ω2、 ω3、 ω4分别表示f1(x)、 f2(x)、 f3(x)、 f4(x)的权重系数。 7.根据权利要求6所述的一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法， 其特征在于， 步骤S2中， 粒子群优化算法步骤， 将出线装置的决策变量x作为粒子群优化算法中的搜索空 间， 将评价函数φ(x)作为优化算法的适应度， 求解评价函数φ(x)的全局最小值， 从而将出 线装置绝 缘结构的优化问题转 化为多维搜索空间中的粒子群最优化问题。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455832 A 28.根据权利要求7所述的一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法， 其特征在于， 粒子群优化 算法中， 参数的选择 方法包括： 其中， ω(t)为惯性权因子， t为粒子运动的时间， Tmax为粒子群的最大进 化代数， c1(t)为 负加速常数， c2(t)为正加速常数。 9.根据权利要求1至8任一项所述的一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法， 其 特征在于， 还 包括以下步骤： S3， 校核优化： 建立一个具有输入层、 隐含层和输出层的三层RB F神经网络： 输入层包括 5个神经元， 网络输入为出线装置结构优化变量X； 输出层包含7个神经元， 网络输出为上述 23个关键位置场强的后处理值； 则， 该RBF神经网络模型的输入、 输出关系表 示为f(X)＝min [f1(X),f2(X),f3(X)]， 然后求 解f(X)， 从而实现对换流变压器出线装置结构的校核优化； 上式中， 其中， f(X)为换流变压器出线装置的场强控制函数， f1(X)为换流变压器出线装置直型 屏障的场强控制函 数， f2(X)为换流变压器出线装 置包覆层的场强控制函 数， f3(X)为换流变 压器出线装置包覆层外绝缘油层的场强控制函数， E1max为直型屏障的场强值中的最大值， E1avr为直型屏障的场强值中的平均值， E1min为直型屏障的场强值中的最小值， E2max为包覆层 的场强值中的最 大值， E2avr为包覆层的场强值中的平均值， E2min为包覆层的场强值中的最小 值， fpj为罚函数， j为包覆层外绝缘油层的位置编号， j＝1,2,3， Ejmax为所有位置的包覆层外权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455832 A 3