工频电磁环境条件约束下的超/特高压输电线路结构布局寻优方法
发布时间：2021-03-13 12:46
为使新建输电线路下方的工频电磁环境最优或者满足预设要求,促进"绿色和谐"超/特高压电网的发展,提出了一种基于改进型粒子群算法的线路结构设计优化策略。该优化策略中有4个关键点需要特别指出。其一,利用线路下方某区域中的工频电场强度和磁感应强度、以及其它相关影响因素构建适应度函数。其二,根据线路绝缘要求设置相导线空间位置的约束条件。其三,根据电磁环保要求设置终止条件。其四,采用自适应调整惯性权重技术改善粒子群算法的性能。通过迭代搜寻适应度函数全局最优解从而确定传输线的最优结构位置。对500 k V紧凑型线路、1 000 k V特高压线路交叉跨越500 k V线路两个算例进行了仿真分析,验证了该方法的有效性。研究结果表明所提出的方法适用于各种高压输电线路结构,具有全局搜索能力强、收敛速度快、精度高等优点。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2015,35(09)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
固定算法迭代过程中Emax、Bmax最优解，全局适
第9期肖冬萍等：工频电磁环境条件约束下的超/特高压输电线路结构布局寻优方法2337由图3可知，经过10次迭代计算后收敛于全局最优解，最终Gbest7.01，XGbest[303]，YGbest[161216]。若设ini0.9、end0.6，采用自适应算法进行迭代，则Emax和Bmax最优解、Gbest的演化过程如图4所示。由图4可知，经过4次迭代计算收敛于全局最优解，最终Gbest7.01，XGbest[303]，YGbest[161216]。t/次数Gesbt8981420Baxm/T11141213Eaxm(kV/m)/586772图4自适应调整算法迭代过程中Emax、Bmax最优解，全局适应度函数最优解GbestFig.4OptimizationvaluesofEmax,BmaxandGbestduringtheiterativeprocessbyappliedPSOwithadaptiveadjustable虽然采用固定算法和自适应调整算法均可得到相同的最优解，但是显然采用自适应调整算法具有较快的收敛速度。在分析过程中还发现，固定算法的多轮计算结果不唯一，容易陷入局部最优解，而自适应调整算法能够一致地收敛于全局最优解。表1所示分别为采用固定算法和自适应调整算法进行3轮迭代计算所得的结果。A、B、C三相导线的最优位置分别为表1固定算法和自适应调整算法计算结果比较Tab.1Resultscomparisonoffixedandadaptiveadjustablealgorithms固定算法自适应调整算法第1轮Gbest7.93XGbest[5.3205.32]YGbest[16.791216.79]Gbest7.01XGbest[303]YGbest[161216]第2轮Gbest7.34XGbest[303]YGbest[16.411216.41
模型。01000kV线路500kV线路xz图7两回线路交叉跨越俯视图Fig.7Topviewoftwocircuittransmissionlinesincrisscrosspattern设500kV线路结构和参数已确定，如图2所示。1000kV线路三相导线三角型排列，结构如图8所示，相导线采用8LGJ–630/45，分裂子导线间距400mm，H1和H2分别表示边相和中相导线的最低离地高度，W表示两边相间距。当H133m、H252m、W30m，分别30、45和60时，两回线路在地面所形成的合成电、磁场分布如图9所示。由图9可知，地面合成电场分布呈马鞍形，峰H2H1W8LGJ–630/45图81000kV线路结构简图Fig.8Structuresketchof1000kVtransmissionlinesx/m(a)合成电场E(/V/mk)010024660202060100603045x/m(b)合成磁场B/T0100101520602020601006030455图9两回线路在地面形成的合成电尝磁场分布Fig.9Compositiveelectricfieldandmagneticfielddistributionundertwocircuittransmissionlines值出现在边相外侧附近(大致x20m位置)；地面合成磁场分布呈单峰形，峰值出现在中相下方。随着a增大，合成电尝磁场的峰值减小，但是沿走廊外侧方向(即|x|增大方向)场强衰减变缓。为了兼顾控制场强峰值和走廊宽度，计算时取x20和40m两点的电尝磁场值构造适应度函数如下：96POS120m20m96240m40m(10)10(10)10FkBmEkBmE式中：k1和k2分别为场强峰值控制和走廊宽度控制权重系数；m为电场与磁场强度均衡因子。该FPOS中的变量除了有各导线的x、y坐?
【参考文献】：
期刊论文
[1]多路架空输电线交错区域电场的3维模型分析（英文）[J]. 肖冬萍,雷慧,张占龙,何为. 高电压技术. 2013(08)
[2]改进的粒子群算法在桁架结构优化设计中的应用[J]. 陈建涛,蒋亚峰. 应用数学与计算数学学报. 2012(04)
[3]1000kV交流单回紧凑型输电线路电磁环境研究[J]. 张业茂,张广洲,万保权,谢辉春. 高电压技术. 2011(08)
[4]高压输电导线三维工频电磁场计算与测量[J]. 陈楠,文习山,刘波,蓝磊,李晔. 电网技术. 2011(03)
[5]雷电流波形参数估计仿真研究[J]. 刘平,吴广宁,隋彬,李瑞芳,曹晓斌,樊春雷,蒋伟. 中国电机工程学报. 2009(34)
[6]特高压输电线工频磁场三维优化模型[J]. 肖冬萍,何为,张占龙,唐炬. 中国电机工程学报. 2009(12)
[7]多目标无功优化的向量评价自适应粒子群算法[J]. 刘佳,李丹,高立群,宋立新. 中国电机工程学报. 2008(31)
[8]用模拟电荷法求解高压输电线附近电磁场[J]. 杨文翰,吕英华. 电网技术. 2008(02)
[9]2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述[J]. 舒印彪,刘泽洪,袁骏,陈葛松,高理迎. 电网技术. 2006(05)
[10]我国特高压输电线路的相导线布置和工频电磁环境[J]. 邵方殷. 电网技术. 2005(08)
本文编号：3080243
【文章来源】：中国电机工程学报. 2015,35(09)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
固定算法迭代过程中Emax、Bmax最优解，全局适
第9期肖冬萍等：工频电磁环境条件约束下的超/特高压输电线路结构布局寻优方法2337由图3可知，经过10次迭代计算后收敛于全局最优解，最终Gbest7.01，XGbest[303]，YGbest[161216]。若设ini0.9、end0.6，采用自适应算法进行迭代，则Emax和Bmax最优解、Gbest的演化过程如图4所示。由图4可知，经过4次迭代计算收敛于全局最优解，最终Gbest7.01，XGbest[303]，YGbest[161216]。t/次数Gesbt8981420Baxm/T11141213Eaxm(kV/m)/586772图4自适应调整算法迭代过程中Emax、Bmax最优解，全局适应度函数最优解GbestFig.4OptimizationvaluesofEmax,BmaxandGbestduringtheiterativeprocessbyappliedPSOwithadaptiveadjustable虽然采用固定算法和自适应调整算法均可得到相同的最优解，但是显然采用自适应调整算法具有较快的收敛速度。在分析过程中还发现，固定算法的多轮计算结果不唯一，容易陷入局部最优解，而自适应调整算法能够一致地收敛于全局最优解。表1所示分别为采用固定算法和自适应调整算法进行3轮迭代计算所得的结果。A、B、C三相导线的最优位置分别为表1固定算法和自适应调整算法计算结果比较Tab.1Resultscomparisonoffixedandadaptiveadjustablealgorithms固定算法自适应调整算法第1轮Gbest7.93XGbest[5.3205.32]YGbest[16.791216.79]Gbest7.01XGbest[303]YGbest[161216]第2轮Gbest7.34XGbest[303]YGbest[16.411216.41
模型。01000kV线路500kV线路xz图7两回线路交叉跨越俯视图Fig.7Topviewoftwocircuittransmissionlinesincrisscrosspattern设500kV线路结构和参数已确定，如图2所示。1000kV线路三相导线三角型排列，结构如图8所示，相导线采用8LGJ–630/45，分裂子导线间距400mm，H1和H2分别表示边相和中相导线的最低离地高度，W表示两边相间距。当H133m、H252m、W30m，分别30、45和60时，两回线路在地面所形成的合成电、磁场分布如图9所示。由图9可知，地面合成电场分布呈马鞍形，峰H2H1W8LGJ–630/45图81000kV线路结构简图Fig.8Structuresketchof1000kVtransmissionlinesx/m(a)合成电场E(/V/mk)010024660202060100603045x/m(b)合成磁场B/T0100101520602020601006030455图9两回线路在地面形成的合成电尝磁场分布Fig.9Compositiveelectricfieldandmagneticfielddistributionundertwocircuittransmissionlines值出现在边相外侧附近(大致x20m位置)；地面合成磁场分布呈单峰形，峰值出现在中相下方。随着a增大，合成电尝磁场的峰值减小，但是沿走廊外侧方向(即|x|增大方向)场强衰减变缓。为了兼顾控制场强峰值和走廊宽度，计算时取x20和40m两点的电尝磁场值构造适应度函数如下：96POS120m20m96240m40m(10)10(10)10FkBmEkBmE式中：k1和k2分别为场强峰值控制和走廊宽度控制权重系数；m为电场与磁场强度均衡因子。该FPOS中的变量除了有各导线的x、y坐?
【参考文献】：
期刊论文
[1]多路架空输电线交错区域电场的3维模型分析（英文）[J]. 肖冬萍,雷慧,张占龙,何为. 高电压技术. 2013(08)
[2]改进的粒子群算法在桁架结构优化设计中的应用[J]. 陈建涛,蒋亚峰. 应用数学与计算数学学报. 2012(04)
[3]1000kV交流单回紧凑型输电线路电磁环境研究[J]. 张业茂,张广洲,万保权,谢辉春. 高电压技术. 2011(08)
[4]高压输电导线三维工频电磁场计算与测量[J]. 陈楠,文习山,刘波,蓝磊,李晔. 电网技术. 2011(03)
[5]雷电流波形参数估计仿真研究[J]. 刘平,吴广宁,隋彬,李瑞芳,曹晓斌,樊春雷,蒋伟. 中国电机工程学报. 2009(34)
[6]特高压输电线工频磁场三维优化模型[J]. 肖冬萍,何为,张占龙,唐炬. 中国电机工程学报. 2009(12)
[7]多目标无功优化的向量评价自适应粒子群算法[J]. 刘佳,李丹,高立群,宋立新. 中国电机工程学报. 2008(31)
[8]用模拟电荷法求解高压输电线附近电磁场[J]. 杨文翰,吕英华. 电网技术. 2008(02)
[9]2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述[J]. 舒印彪,刘泽洪,袁骏,陈葛松,高理迎. 电网技术. 2006(05)
[10]我国特高压输电线路的相导线布置和工频电磁环境[J]. 邵方殷. 电网技术. 2005(08)
本文编号：3080243
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