工頻電磁環(huán)境條件約束下的超/特高壓輸電線路結構布局尋優(yōu)方法
發(fā)布時間：2021-03-13 12:46
為使新建輸電線路下方的工頻電磁環(huán)境最優(yōu)或者滿足預設要求,促進"綠色和諧"超/特高壓電網(wǎng)的發(fā)展,提出了一種基于改進型粒子群算法的線路結構設計優(yōu)化策略。該優(yōu)化策略中有4個關鍵點需要特別指出。其一,利用線路下方某區(qū)域中的工頻電場強度和磁感應強度、以及其它相關影響因素構建適應度函數(shù)。其二,根據(jù)線路絕緣要求設置相導線空間位置的約束條件。其三,根據(jù)電磁環(huán)保要求設置終止條件。其四,采用自適應調整慣性權重技術改善粒子群算法的性能。通過迭代搜尋適應度函數(shù)全局最優(yōu)解從而確定傳輸線的最優(yōu)結構位置。對500 k V緊湊型線路、1 000 k V特高壓線路交叉跨越500 k V線路兩個算例進行了仿真分析,驗證了該方法的有效性。研究結果表明所提出的方法適用于各種高壓輸電線路結構,具有全局搜索能力強、收斂速度快、精度高等優(yōu)點。
【文章來源】：中國電機工程學報. 2015,35(09)北大核心
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
固定算法迭代過程中Emax、Bmax最優(yōu)解，全局適
第9期肖冬萍等：工頻電磁環(huán)境條件約束下的超/特高壓輸電線路結構布局尋優(yōu)方法2337由圖3可知，經(jīng)過10次迭代計算后收斂于全局最優(yōu)解，最終Gbest7.01，XGbest[303]，YGbest[161216]。若設ini0.9、end0.6，采用自適應算法進行迭代，則Emax和Bmax最優(yōu)解、Gbest的演化過程如圖4所示。由圖4可知，經(jīng)過4次迭代計算收斂于全局最優(yōu)解，最終Gbest7.01，XGbest[303]，YGbest[161216]。t/次數(shù)Gesbt8981420Baxm/T11141213Eaxm(kV/m)/586772圖4自適應調整算法迭代過程中Emax、Bmax最優(yōu)解，全局適應度函數(shù)最優(yōu)解GbestFig.4OptimizationvaluesofEmax,BmaxandGbestduringtheiterativeprocessbyappliedPSOwithadaptiveadjustable雖然采用固定算法和自適應調整算法均可得到相同的最優(yōu)解，但是顯然采用自適應調整算法具有較快的收斂速度。在分析過程中還發(fā)現(xiàn)，固定算法的多輪計算結果不唯一，容易陷入局部最優(yōu)解，而自適應調整算法能夠一致地收斂于全局最優(yōu)解。表1所示分別為采用固定算法和自適應調整算法進行3輪迭代計算所得的結果。A、B、C三相導線的最優(yōu)位置分別為表1固定算法和自適應調整算法計算結果比較Tab.1Resultscomparisonoffixedandadaptiveadjustablealgorithms固定算法自適應調整算法第1輪Gbest7.93XGbest[5.3205.32]YGbest[16.791216.79]Gbest7.01XGbest[303]YGbest[161216]第2輪Gbest7.34XGbest[303]YGbest[16.411216.41
模型。01000kV線路500kV線路xz圖7兩回線路交叉跨越俯視圖Fig.7Topviewoftwocircuittransmissionlinesincrisscrosspattern設500kV線路結構和參數(shù)已確定，如圖2所示。1000kV線路三相導線三角型排列，結構如圖8所示，相導線采用8LGJ–630/45，分裂子導線間距400mm，H1和H2分別表示邊相和中相導線的最低離地高度，W表示兩邊相間距。當H133m、H252m、W30m，分別30、45和60時，兩回線路在地面所形成的合成電、磁場分布如圖9所示。由圖9可知，地面合成電場分布呈馬鞍形，峰H2H1W8LGJ–630/45圖81000kV線路結構簡圖Fig.8Structuresketchof1000kVtransmissionlinesx/m(a)合成電場E(/V/mk)010024660202060100603045x/m(b)合成磁場B/T0100101520602020601006030455圖9兩回線路在地面形成的合成電嘗磁場分布Fig.9Compositiveelectricfieldandmagneticfielddistributionundertwocircuittransmissionlines值出現(xiàn)在邊相外側附近(大致x20m位置)；地面合成磁場分布呈單峰形，峰值出現(xiàn)在中相下方。隨著a增大，合成電嘗磁場的峰值減小，但是沿走廊外側方向(即|x|增大方向)場強衰減變緩。為了兼顧控制場強峰值和走廊寬度，計算時取x20和40m兩點的電嘗磁場值構造適應度函數(shù)如下：96POS120m20m96240m40m(10)10(10)10FkBmEkBmE式中：k1和k2分別為場強峰值控制和走廊寬度控制權重系數(shù)；m為電場與磁場強度均衡因子。該FPOS中的變量除了有各導線的x、y坐?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多路架空輸電線交錯區(qū)域電場的3維模型分析（英文）[J]. 肖冬萍,雷慧,張占龍,何為. 高電壓技術. 2013(08)
[2]改進的粒子群算法在桁架結構優(yōu)化設計中的應用[J]. 陳建濤,蔣亞峰. 應用數(shù)學與計算數(shù)學學報. 2012(04)
[3]1000kV交流單回緊湊型輸電線路電磁環(huán)境研究[J]. 張業(yè)茂,張廣洲,萬保權,謝輝春. 高電壓技術. 2011(08)
[4]高壓輸電導線三維工頻電磁場計算與測量[J]. 陳楠,文習山,劉波,藍磊,李曄. 電網(wǎng)技術. 2011(03)
[5]雷電流波形參數(shù)估計仿真研究[J]. 劉平,吳廣寧,隋彬,李瑞芳,曹曉斌,樊春雷,蔣偉. 中國電機工程學報. 2009(34)
[6]特高壓輸電線工頻磁場三維優(yōu)化模型[J]. 肖冬萍,何為,張占龍,唐炬. 中國電機工程學報. 2009(12)
[7]多目標無功優(yōu)化的向量評價自適應粒子群算法[J]. 劉佳,李丹,高立群,宋立新. 中國電機工程學報. 2008(31)
[8]用模擬電荷法求解高壓輸電線附近電磁場[J]. 楊文翰,呂英華. 電網(wǎng)技術. 2008(02)
[9]2005年國家電網(wǎng)公司特高壓輸電論證工作綜述[J]. 舒印彪,劉澤洪,袁駿,陳葛松,高理迎. 電網(wǎng)技術. 2006(05)
[10]我國特高壓輸電線路的相導線布置和工頻電磁環(huán)境[J]. 邵方殷. 電網(wǎng)技術. 2005(08)
本文編號：3080243
【文章來源】：中國電機工程學報. 2015,35(09)北大核心
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
固定算法迭代過程中Emax、Bmax最優(yōu)解，全局適
第9期肖冬萍等：工頻電磁環(huán)境條件約束下的超/特高壓輸電線路結構布局尋優(yōu)方法2337由圖3可知，經(jīng)過10次迭代計算后收斂于全局最優(yōu)解，最終Gbest7.01，XGbest[303]，YGbest[161216]。若設ini0.9、end0.6，采用自適應算法進行迭代，則Emax和Bmax最優(yōu)解、Gbest的演化過程如圖4所示。由圖4可知，經(jīng)過4次迭代計算收斂于全局最優(yōu)解，最終Gbest7.01，XGbest[303]，YGbest[161216]。t/次數(shù)Gesbt8981420Baxm/T11141213Eaxm(kV/m)/586772圖4自適應調整算法迭代過程中Emax、Bmax最優(yōu)解，全局適應度函數(shù)最優(yōu)解GbestFig.4OptimizationvaluesofEmax,BmaxandGbestduringtheiterativeprocessbyappliedPSOwithadaptiveadjustable雖然采用固定算法和自適應調整算法均可得到相同的最優(yōu)解，但是顯然采用自適應調整算法具有較快的收斂速度。在分析過程中還發(fā)現(xiàn)，固定算法的多輪計算結果不唯一，容易陷入局部最優(yōu)解，而自適應調整算法能夠一致地收斂于全局最優(yōu)解。表1所示分別為采用固定算法和自適應調整算法進行3輪迭代計算所得的結果。A、B、C三相導線的最優(yōu)位置分別為表1固定算法和自適應調整算法計算結果比較Tab.1Resultscomparisonoffixedandadaptiveadjustablealgorithms固定算法自適應調整算法第1輪Gbest7.93XGbest[5.3205.32]YGbest[16.791216.79]Gbest7.01XGbest[303]YGbest[161216]第2輪Gbest7.34XGbest[303]YGbest[16.411216.41
模型。01000kV線路500kV線路xz圖7兩回線路交叉跨越俯視圖Fig.7Topviewoftwocircuittransmissionlinesincrisscrosspattern設500kV線路結構和參數(shù)已確定，如圖2所示。1000kV線路三相導線三角型排列，結構如圖8所示，相導線采用8LGJ–630/45，分裂子導線間距400mm，H1和H2分別表示邊相和中相導線的最低離地高度，W表示兩邊相間距。當H133m、H252m、W30m，分別30、45和60時，兩回線路在地面所形成的合成電、磁場分布如圖9所示。由圖9可知，地面合成電場分布呈馬鞍形，峰H2H1W8LGJ–630/45圖81000kV線路結構簡圖Fig.8Structuresketchof1000kVtransmissionlinesx/m(a)合成電場E(/V/mk)010024660202060100603045x/m(b)合成磁場B/T0100101520602020601006030455圖9兩回線路在地面形成的合成電嘗磁場分布Fig.9Compositiveelectricfieldandmagneticfielddistributionundertwocircuittransmissionlines值出現(xiàn)在邊相外側附近(大致x20m位置)；地面合成磁場分布呈單峰形，峰值出現(xiàn)在中相下方。隨著a增大，合成電嘗磁場的峰值減小，但是沿走廊外側方向(即|x|增大方向)場強衰減變緩。為了兼顧控制場強峰值和走廊寬度，計算時取x20和40m兩點的電嘗磁場值構造適應度函數(shù)如下：96POS120m20m96240m40m(10)10(10)10FkBmEkBmE式中：k1和k2分別為場強峰值控制和走廊寬度控制權重系數(shù)；m為電場與磁場強度均衡因子。該FPOS中的變量除了有各導線的x、y坐?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多路架空輸電線交錯區(qū)域電場的3維模型分析（英文）[J]. 肖冬萍,雷慧,張占龍,何為. 高電壓技術. 2013(08)
[2]改進的粒子群算法在桁架結構優(yōu)化設計中的應用[J]. 陳建濤,蔣亞峰. 應用數(shù)學與計算數(shù)學學報. 2012(04)
[3]1000kV交流單回緊湊型輸電線路電磁環(huán)境研究[J]. 張業(yè)茂,張廣洲,萬保權,謝輝春. 高電壓技術. 2011(08)
[4]高壓輸電導線三維工頻電磁場計算與測量[J]. 陳楠,文習山,劉波,藍磊,李曄. 電網(wǎng)技術. 2011(03)
[5]雷電流波形參數(shù)估計仿真研究[J]. 劉平,吳廣寧,隋彬,李瑞芳,曹曉斌,樊春雷,蔣偉. 中國電機工程學報. 2009(34)
[6]特高壓輸電線工頻磁場三維優(yōu)化模型[J]. 肖冬萍,何為,張占龍,唐炬. 中國電機工程學報. 2009(12)
[7]多目標無功優(yōu)化的向量評價自適應粒子群算法[J]. 劉佳,李丹,高立群,宋立新. 中國電機工程學報. 2008(31)
[8]用模擬電荷法求解高壓輸電線附近電磁場[J]. 楊文翰,呂英華. 電網(wǎng)技術. 2008(02)
[9]2005年國家電網(wǎng)公司特高壓輸電論證工作綜述[J]. 舒印彪,劉澤洪,袁駿,陳葛松,高理迎. 電網(wǎng)技術. 2006(05)
[10]我國特高壓輸電線路的相導線布置和工頻電磁環(huán)境[J]. 邵方殷. 電網(wǎng)技術. 2005(08)
本文編號：3080243
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