一种三支柱绝缘子的结构优化方法及相关装置与流程

本技术涉及气体绝缘，尤其涉及一种三支柱绝缘子的结构优化方法及相关装置。

背景技术：

1、三支柱绝缘子是gil（gas insulated transmission lines，气体绝缘金属封闭输电线路）的核心组成部件之一，直接影响着gil的运行可靠性和运行稳定性。然而，随着输电等级的不断提高和输电规模的不断扩大，由三支柱绝缘子引发的放电故障越发常见，严重影响着电网的安全稳定运行。基于此，有必要开展三支柱绝缘子的结构设计优化，使得gil输电管廊能够更加安全可靠地运行。

2、在现有技术中，针对于三支柱绝缘子的结构参数的优化方案较少，且未明确三支柱绝缘子的结构参数与电场强度之间的影响关系。因此，现有技术难以改善三支柱绝缘子表面电场分布不均的问题，导致gil在运行过程中的安全裕度低。

技术实现思路

1、本技术的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中三支柱绝缘子表面电场分布不均，安全裕度低的技术缺陷。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种三支柱绝缘子的结构优化方法，包括：

3、获取三支柱绝缘子的电场仿真模型；其中，所述电场仿真模型用于根据所述三支柱绝缘子的中心圆柱宽度参数、中心圆柱直径参数和连接处圆角半径参数确定所述三支柱绝缘子的电场分布数据；

4、根据预先确定的宽度取值范围、直径取值范围和圆角半径取值范围，生成多组测试结构参数组合；其中，所述测试结构参数组合包括中心圆柱宽度值、中心圆柱直径值和连接处圆角半径值；

5、基于所述电场仿真模型对各组所述测试结构参数组合进行仿真计算，并得到每组所述测试结构参数组合对应的测试电场分布数据；

6、对各组所述测试结构参数组合和每组所述测试结构参数组合对应的测试电场分布数据进行学习训练，得到结构优化模型；所述结构优化模型用于分别计算所述中心圆柱宽度参数、所述中心圆柱直径参数和所述连接处圆角半径参数对于绝缘子表面的最大合成场强的影响程度；

7、以最小化绝缘子表面的电场强度作为优化目标，根据所述结构优化模型，对所述中心圆柱宽度参数、所述中心圆柱直径参数和所述连接处圆角半径参数进行参数优化，并得到最优结构参数组合。

8、在其中一个实施例中，所述以最小化绝缘子表面的电场强度作为优化目标，根据所述结构优化模型，对所述中心圆柱宽度参数、所述中心圆柱直径参数和所述连接处圆角半径参数进行参数优化，并得到最优结构参数组合，包括：

9、对各组所述测试结构参数组合和每组所述测试结构参数组合对应的测试电场分布数据进行数据拟合，并得到适应度函数；其中，所述适应度函数用于根据所述中心圆柱宽度参数、所述中心圆柱直径参数和所述连接处圆角半径参数对于绝缘子表面的最大合成场强的影响程度，计算适应度值；

10、以最小化绝缘子表面的电场强度作为优化目标，根据所述结构优化模型和所述适应度函数，采用改进灰狼优化算法对所述中心圆柱宽度参数、所述中心圆柱直径参数和所述连接处圆角半径参数进行参数优化，并得到所述最优结构参数组合。

11、在其中一个实施例中，所述适应度函数为：

12、f=k1×f(a)+k2×f(b)+k3×f(c)

13、

14、式中，f为个体适应度值；k1为第一预设系数；f(a)为宽度适应度值；k2为第二预设系数；f(b)为直径适应度值；k3为第三预设系数；f(c)为半径适应度值；a为中心圆柱宽度参数值对绝缘子表面的最大合成场强的影响程度；b为中心圆柱直径参数值对绝缘子表面的最大合成场强的影响程度；c为连接处圆角半径参数值对绝缘子表面的最大合成场强的影响程度。

15、在其中一个实施例中，所述根据所述结构优化模型和所述适应度函数，采用改进灰狼优化算法对所述中心圆柱宽度参数、所述中心圆柱直径参数和所述连接处圆角半径参数进行参数优化，并得到所述最优结构参数组合，包括：

16、在当前轮次中，分别确定每个灰狼个体的当前灰狼位置；所述当前灰狼位置为结构参数组合；

17、根据所述结构优化模型、所述适应度函数和各个所述当前灰狼位置，分别计算每一所述灰狼个体当前轮次对应的个体适应度值；

18、基于当前轮次的各所述个体适应度值，在各个所述灰狼个体中确定目标个体；所述目标个体为绝缘子表面的电场强度最低的灰狼个体；

19、若所述目标个体在当前轮次的所述个体适应度值优于最优位置对应的适应度值，则将所述目标个体的当前灰狼位置作为所述最优位置，并将所述目标个体在当前轮次的所述个体适应度值作为所述最优位置对应的适应度值；

20、若确定满足预设的迭代结束条件，则将所述最优位置作为所述最优结构参数组合，否则，进入下一轮次。

21、在其中一个实施例中，所述在当前轮次中，分别确定每个灰狼个体的当前灰狼位置，包括：

22、若所述当前轮次为首个轮次，则根据预设的灰狼个体数量n，生成n个所述灰狼个体的当前灰狼位置；

23、若所述当前轮次非首个轮次，则按照预设的位置更新策略，根据每个所述灰狼个体在前一轮次中的灰狼位置，确定每个所述灰狼个体在当前轮次中的当前灰狼位置。

24、在其中一个实施例中，所述迭代结束条件为迭代次数大于或等于预设最大次数。

25、在其中一个实施例中，所述电场仿真模型包括所述三支柱绝缘子的三维结构模型，所述三维结构模型为三维轴对称模型。

26、第二方面，本技术实施例提供了一种三支柱绝缘子的结构优化装置，包括：

27、仿真模型获取模块，用于获取三支柱绝缘子的电场仿真模型；其中，所述电场仿真模型用于根据所述三支柱绝缘子的中心圆柱宽度参数、中心圆柱直径参数和连接处圆角半径参数确定所述三支柱绝缘子的电场分布数据；

28、测试组合生成模块，用于根据预先确定的宽度取值范围、直径取值范围和圆角半径取值范围，生成多组测试结构参数组合；其中，所述测试结构参数组合包括中心圆柱宽度值、中心圆柱直径值和连接处圆角半径值；

29、电场仿真模块，用于基于所述电场仿真模型对各组所述测试结构参数组合进行仿真计算，并得到每组所述测试结构参数组合对应的测试电场分布数据；

30、结构优化模型获取模块，用于对各组所述测试结构参数组合和每组所述测试结构参数组合对应的测试电场分布数据进行学习训练，得到结构优化模型；所述结构优化模型用于分别计算所述中心圆柱宽度参数、所述中心圆柱直径参数和所述连接处圆角半径参数对于绝缘子表面的最大合成场强的影响程度；

31、优化模块，用于以最小化绝缘子表面的电场强度作为优化目标，根据所述结构优化模型，对所述中心圆柱宽度参数、所述中心圆柱直径参数和所述连接处圆角半径参数进行参数优化，并得到最优结构参数组合。

32、第三方面，本技术实施例提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一实施例所述三支柱绝缘子的结构优化方法的步骤。

33、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：一个或多个处理器，以及存储器；

34、所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述一个或多个处理器执行时，执行上述任一实施例所述三支柱绝缘子的结构优化方法的步骤。

35、在本技术一些实施例提供的三支柱绝缘子的结构优化方法及相关装置中，可多次改变三支柱绝缘子的关键结构参数的参数值，以得到多组测试结构参数组合，并分别生成每组测试结构参数组合对应的测试电场分布数据。通过对多组测试结构参数组合和各测试电场分布数据进行学习训练，从而可生成结构优化模型，进而可通过结构优化模型提取各个关键结构参数对三支柱绝缘子表面的最大合成场强的影响因子，并据此对三支柱绝缘子的结构进行优化，使得三支柱绝缘子的表面电场强度最小化，并得到最优结构参数组合。如此，优化后的三支柱绝缘子可解决其表面电场分布不均的问题，改善结构表面的电场分布，从而可提升三支柱绝缘子的结构稳定性，并降低放电故障的发生概率，进而可增加gil在运行过程中的安全裕度，确保gil的安全稳定运行。