[发明专利]一种综合节能与减噪的电力变压器多目标优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力变压器优化设计的技术领域，尤其是涉及一种综合节能与减噪的电力变压器多目标优化设计方法。

背景技术

随着经济的发展和能源的大量消耗，社会节能意识也越来越高。而当前极为广泛运用的电力变压器在我国每年总的电能损耗约为2500多亿kW·h，相当于三个中等省的用电量之和，可见对电力变压器进行节能设计有着重要意义。

另外，当前随着我国用电负荷的较快增长且逐步集中，要求电力变压器深入负荷中心，以减小供电半径，这样就使得越来越多的电力变压器出现在住宅区、商务区及公共服务区，然而电力变压器有着普遍较高的噪声，对变电站周边环境造成了较为严重的噪声干扰，因此对电力变压器的减噪势在必行。

目前，对电力变压器的节能、减噪以及优化设计研究已有了许多成果，其中在公开刊物《高压电器》期刊上发表的《电力变压器噪声研究与控制》、在《变压器》期刊上发表的《浅谈低噪声变压器的设计与工艺》分别对电力变压器的噪声从控制与工艺的角度进行了减噪的研究；在公开刊物《电力系统保护与控制》期刊上发表的《节能型变压器节能运行方式的探讨》、在《电气应用》期刊上发表的《试论企业电力变压器节能设计》从电力变压器的节能效益、运行方式与损耗分析方面进行了研究；在变压器优化设计方面，在《中国电机工程学报》期刊上发表的《中小型电力变压器及干式变压器的双目标最优设计》从变压器的节材和节能方面进行了最优化设计，在《中国电机工程学报》期刊上发表的《改进遗传算法在牵引变压器优化设计中的应用》又从变压器重量最小方面进行了优化设计，在《中国电机工程学报》期刊上发表的《应用离散规划算法的电力变压器优化设计》从变压器的有效材料费最小方面进行了优化设计。

不过，在上述研究中，对电力变压器的节能与减噪的研究都尚且处于各自独立进行中，而随着当前时代的飞速发展与日新月异的社会需求，对此又提出了新的要求，因此有必要寻找一种同时兼顾电力变压器节能与减噪的新方法；另外，对于变压器的优化设计尚且处于上世纪90年代已趋于成熟的成果中，而没有充分发挥随着计算机与信息技术的日益发展而产生的新技术与新成果，对此变压器的优化设计还有待于进一步提升。针对这种情况，结合当前的时代背景与新兴技术，提出一种既能使变压器节能，同时又能减噪且降低总成本，实用性强，有着更高的电力变压器效率的多目标优化设计方法具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种综合节能与减噪的电力变压器多目标优化设计方法。采用该方法能使电力变压器节能、减少噪声干扰、降低成本、提高电力变压器效率，且具有生产制造简单便捷、实用性强等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种综合节能与减噪的电力变压器多目标优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立电力变压器节能、减噪的初步优化模型，得到初步优化设计方案；

对于铁轭和铁心柱截面相同的三相心式铁心，其铁轭和铁心柱截面皆采用多级阶梯形结构，截面在其外接圆内上下左右都轴对称，阶梯形的每级都是由许多同种宽度的硅钢片迭成，其中最中间部分为第1级，依次向上为第2、3、4......级的上半部分，依次向下为第2、3、4......级的下半部分；

对于电力变压器铁心柱的最大有效截面积为：

maxS=kΣi=1nxiyi,i=1,2......n,]]>

其中，S表示多级阶梯形结构构成的电力变压器铁心柱的有效截面积，x_i表示第i级硅钢片的宽度，y_i表示第i级硅钢片的厚度，k表示叠片系数，n表示级数；

建立电力变压器节能、减噪的初步优化模型，即电力变压器铁心柱有效截面积最大时的非线性混合整数规划模型：