瞬态电磁-温度场耦合计算中自适应时间步长研究

瞬态温度场响应时间比电磁场长,在采用有限元法求解瞬态电磁-温度场顺序耦合时,若采用统一计算时间步长会导致温度场求解次数过多而增加计算时间。该文提出自适应时间步长耦合方法,采用指数平滑法预测电磁-温度场耦合时间间隔,并在两个相邻的耦合时间节点间,根据响应特征值和预测-校正法计算电磁场、温度场最佳离散步长。与传统等步长耦合方法对比,电磁、温度场均使用最佳的离散步长,同时避免了温度场的过频计算,减少了计算时间。最后,以通电铜导环为例,采用自适应时间步长耦合计算铜导体在交流电流作用下的瞬态温升,与传统等步长耦合方法相比,计算相对误差在1%以内,总计算时间减少26.6%,证明了该方法的有效性。

基于参数拟合技术直埋电缆的缆芯暂态温度计算

电缆温度的暂态计算对其传输容量的合理分配及安全预警具有重要意义。然而在实际计算直埋电缆的温度时,存在电缆绝缘材料及周围土壤的热参数(密度、比热容、导热率)不易获取,或绝缘材料的热参数因老化而改变等问题,使得数值方法和传统热路法难以实现对电缆温度的精确计算。当电缆状况和敷设环境已知时,在传统电缆热路模型的基础上,提出了一种通过信赖域算法后,再根据实测量温度来拟合改进的热路模型参数的方法,并得出电缆的缆芯和表面温度简化计算式,避免了绝缘层和敷设环境热参数难以获取的问题,减小了电缆温度的计算量。最后使用110 k V XLPE电缆开展直埋电缆的温升实验,将实测温度与计算值对比,仅存在较小的误差,证明了热路参数拟合和温度简化计算式的准确性。

基于RBF-GA算法的特高压线路复合绝缘子均压环优化

特高压线路棒形悬式复合绝缘子表面电位分布极不均匀,绝缘子高压端金具附近绝缘子护套表面局部电场强度很大,加速了绝缘子的老化。工程上通常用安装均压环的方法来解决该问题。均压环结构参数决定了其均压效果,为得到较优的均压环参数,需要对其管径、环径、罩入深度的优化设计进行研究。由于复合绝缘子的结构特点使得单元数量较多,求解耗时长,常规遗传算法应用于该课题具有优化过程耗时较长的问题,因此使用改进的优化算法对均压环参数进行优化。改进的RBF-GA混合算法综合了RBF神经网络任意函数逼近能力和GA算法的全局优化能力,是一种性能较好的优化方法。文中通过有限元法对复合绝缘子电场分布进行了数值计算,用RBF神经网络对复合绝缘子护套上最大电场强度值进行了拟合,最后用GA算法基于拟合值对均压环参数进行了优化。基于RBF-GA算法对均压环结构进行参数优化,求解速度较使用传统的遗传算法有大幅度提高,并得到了良好的优化结果,证明了该方法的有效性。