采用有限元和粒子群算法优化特高压复合绝缘子均压环结构 推荐.pdfVIP

高电压技术 第 38卷 第 2期 2012年 2月 2913 HighVoltageEngineering，Vo1．38，No．2，February29，2012 359 采用有限元和粒子群算法优化特高压复合绝缘子均压环结构 张施令 ，胡 伟 ，彭宗仁 ，李乃一 (1．西安交通大学电力设备电气绝缘 国家重点实验室，西安 710049；2．国网电力科学研究院，武汉 430074) 摘 要 ：交流 1000kV同塔单 回输 电线路 中采用 的是 V 串和 I串复合绝缘子 ，其分裂导线、连接金具和均压环等 结构较为复杂，电场强度较高，易发生 电晕，因此需对均压环结构进行优化研究。运用有限元分析软件ANSYS建 立 3维模型进行 电场计算 ，同时采用 ANSYS参数化编程语言 (ANSYSparametricdesignlanguage，APDL)实现 了 粒子群 (particleswarmoptimization，PSO)算法。对因模型结构复杂导致的计算量增加 问题，运用 ANSYS中的 Submodeling技术有效减少 了计算量 ，且能达到较高精度。研究结果表 明：v 串均压环 的最大场强 比 I串约高出 13．9 ，V 串绝缘子沿面最大场强 比I串高出约29．2 ，且结合有限元法(finiteelementmethod，FEM)与 PSO算 法，在ANSYS计算环境下能较好实现V 串和 I串复合绝缘子均压环结构的多参数优化。研究成果可使均压环和 绝缘子沿面最大场强满足控制要求 ，挂网运行后未出现 电晕 。此方法能较好解决大场域、多介质复杂模型的结构 优化 问题 ，对粒子群智能算法在绝缘结构优化设计领域的研究具有参考价值。 关键词：复合绝缘子；电场计算；ANSYS；有限元法 (FEM)；粒子群算法；结构优化 DOI：10．3969／．．issn．1003—6520．2012．O2．Ol5 文章编号 ：1003—6520(2012)02—0359-09 StructuralOptimizationofGradingIngforUltraHi VoltageCompositeInsulator byCombiningFiniteElementMethodandParticleSwarmpOtimizationAlgorithm ZHANG Shiling ，HU W ei ，PENG Zongren ，LINaiyi (1．StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment。 Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China； 2．StateGridElectricPowerResearchInstitute。W uhan43O074。China) Abstract：Duetocomplexstructureandhighvoltagelevel，theV—andI-typecompositeinsulatorsusedinAC 1000 kV single—circuittangentpowertransmissiontoweraremucheasiertoproduceseriouscorona．Consequently，wees— tablishedathree—dimensionalmodelforthesecompositeinsulatorsandcalculatedtheelectricfieldbysoftwareAN— SYS．Moreover，weadoptedtheANSYSparametricdesignlanguage(APDL)torealizeaparticleswarm optimiza— tion(PSO)algorithm．Meanwhile，weusedsubmodelingtechniquetosolvesuchhugecomputationproblem dueto complexityofusedmode，which couldeffectiv