【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及變壓器，具體的說，是涉及一種降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法。
技術(shù)介紹
1、在電力系統(tǒng)中，變壓器作為重要的電力設(shè)備，其安全性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在變壓器運(yùn)行過程中，復(fù)雜的電磁場和機(jī)械應(yīng)力作用下，會產(chǎn)生不同形式的振動，這些振動不僅會影響變壓器的性能，還可能導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的疲勞和損壞，進(jìn)而影響設(shè)備的壽命和安全性。因此，如何有效地計(jì)算和分析變壓器的振動特性，成為了研究人員和工程技術(shù)人員關(guān)注的重要課題。傳統(tǒng)的變壓器振動計(jì)算方法通常依賴于解析方法或有限元仿真，這些方法盡管在理論上能夠?qū)φ駝犹匦赃M(jìn)行描述，但在實(shí)際應(yīng)用中往往存在一定的局限性。由于變壓器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和運(yùn)行條件的多變性，傳統(tǒng)的振動計(jì)算方法難以在不犧牲計(jì)算精度的情況下實(shí)現(xiàn)對多種工況下的全面評估。同時，傳統(tǒng)的振動計(jì)算過程通常依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和大量的手工調(diào)試，這使得整個設(shè)計(jì)和評估過程的效率較低，難以快速適應(yīng)不同條件下的設(shè)計(jì)需求。
2、現(xiàn)有的振動計(jì)算方法主要包括解析法和有限元仿真法。解析法主要通過建立簡化的物理模型，利用相關(guān)的數(shù)學(xué)公式和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯φ駝犹匦赃M(jìn)行計(jì)算。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是理論體系完善，計(jì)算速度較快，但其局限在于模型的建立通常依賴于大量的假設(shè)和簡化，難以全面考慮實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中多種復(fù)雜因素的耦合作用，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果在精度和穩(wěn)定性方面受到限制。另一方面，有限元仿真法作為一種精度較高的振動計(jì)算方法，能夠有效地描述復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動行為。有限元法通過將變壓器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)分解為多個有限單元，從而能夠更為準(zhǔn)確地模擬實(shí)際工況下的振動特性。然而，由于有限元
3、在變壓器振動計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用中，除了需要保證計(jì)算精度外，還必須考慮計(jì)算的高效性和適用性。隨著電力設(shè)備設(shè)計(jì)需求的不斷提升，傳統(tǒng)的振動計(jì)算方法難以滿足實(shí)際應(yīng)用中日益復(fù)雜的需求。例如，在變壓器設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要在多種可能的設(shè)計(jì)方案中快速找到最佳的振動控制方案，這就要求振動計(jì)算方法不僅能夠精確地描述振動特性，還能夠在合理的時間內(nèi)完成計(jì)算。然而，現(xiàn)有方法通常需要通過多次試錯和反復(fù)驗(yàn)證才能得到相對滿意的結(jié)果，這不僅耗費(fèi)大量時間，還增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和成本。此外，在面對多變量和多目標(biāo)的設(shè)計(jì)問題時，傳統(tǒng)方法往往難以實(shí)現(xiàn)全局的優(yōu)化和控制，容易陷入局部最優(yōu)解的困境，從而影響設(shè)計(jì)結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。因此，如何在保證計(jì)算精度的前提下，提高振動計(jì)算的效率，成為了變壓器振動計(jì)算領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。針對上述問題，亟需一種能夠兼顧計(jì)算精度與效率的振動計(jì)算方法，以提升變壓器設(shè)計(jì)與評估的整體性能和可靠性。
4、如專利cn117852355a提出一種變壓器繞組振動響應(yīng)計(jì)算方法，包含建立二維繞組模型、計(jì)算磁場、構(gòu)建動力學(xué)模型、推導(dǎo)動力學(xué)方程、計(jì)算剛性參數(shù)和等效剛度矩陣、獲取相關(guān)系數(shù)、計(jì)算交變電動力分布，并以之作為激勵求解振動響應(yīng)。該方法簡化了傳統(tǒng)仿真分析過程，實(shí)現(xiàn)了快速且精確的振動響應(yīng)求解。但是，專利cn117852355a所提出的方法，構(gòu)建精確的二維繞組模型和進(jìn)行磁場計(jì)算往往涉及復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)，并且對計(jì)算機(jī)的性能提出了較高的要求，這種高要求的計(jì)算資源可能會顯著提升整體的實(shí)施成本。
5、如專利cn106777812b提出一種變壓器繞組短路振動特性計(jì)算方法，包含使用ansys建立二維有限元模型并賦予等效參數(shù)、進(jìn)行振動特性分析(包括設(shè)置重力加速度和阻尼參數(shù)、施加邊界條件、瞬態(tài)分析多載荷步加載求解)，以及利用ansys后處理器輸出振動位移、速度和加速度。該方法簡化了繞組振動問題的求解，實(shí)現(xiàn)了對短路振動特性的準(zhǔn)確動態(tài)分析。但是，專利cn106777812b采用ansys軟件進(jìn)行有限元分析，雖然這種方法能夠?qū)ψ儔浩鞯亩搪氛駝犹匦赃M(jìn)行準(zhǔn)確的模擬，但ansys軟件的購置和使用成本相對較高。此外，建立和求解有限元模型的過程通常較為復(fù)雜，需要投入大量的時間和人力資源。
6、如專利cn116305879a提出一種變壓器振動計(jì)算優(yōu)化方法，包括輸入變壓器參數(shù)、計(jì)算短路電流和漏磁場、建立動力學(xué)模型和計(jì)算振動位移，同時考慮線圈與墊塊分離情況。該方法通過精確計(jì)算，提高了對變壓器突發(fā)短路時繞組振動的分析準(zhǔn)確性。但是，專利cn116305879a在實(shí)際應(yīng)用中，確保輸入變壓器參數(shù)的準(zhǔn)確性和計(jì)算漏磁場的精確度可能需要詳盡的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和強(qiáng)大的計(jì)算資源，這無疑增加了該方法在實(shí)際操作中的難度和成本。
7、如專利cn116224171a提出一種變壓器繞組振動計(jì)算方法，涉及獲取目標(biāo)電流信號和線餅位置參數(shù)，計(jì)算線餅軸向位移以評估總振動響應(yīng)，用于衡量變壓器的抗短路能力。該方法通過精確計(jì)算提高了對變壓器繞組振動響應(yīng)的評估準(zhǔn)確度。但是，專利cn116224171a通過精確計(jì)算提升了變壓器繞組振動響應(yīng)的評估準(zhǔn)確度，其效果依賴于對目標(biāo)電流信號和線餅位置參數(shù)的精確測量，在實(shí)際操作中，精確獲取這些參數(shù)可能面臨挑戰(zhàn)，從而限制了方法的有效性。
8、如專利cn108984941a提出一種變壓器繞組振動計(jì)算方法，用于交直流混雜模式下的變壓器狀態(tài)分析和繞組振動模擬，包含考慮勵磁狀態(tài)影響的計(jì)算步驟。該方法能夠準(zhǔn)確評估繞組振動位移，為判定變壓器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供科學(xué)依據(jù)，具有高科學(xué)性和實(shí)用性。但是，專利cn108984941a所提供的方法適用于交直流疊加電壓下的變壓器狀態(tài)分析和振動模擬，為了實(shí)現(xiàn)這種模式的分析，可能需要特殊的軟件工具和額外的計(jì)算資源。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本專利技術(shù)提供一種顯著降低計(jì)算資源消耗，同時提升振動計(jì)算的精度和效率的降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法。
2、本專利技術(shù)所采取的技術(shù)方案是：
3、一種降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，包括：
4、步驟s1，獲取變壓器振動特性及工況數(shù)據(jù)；
5、步驟s2，基于目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建遺傳算法模型；
6、步驟s3，基于有限元仿真的候選解振動性能驗(yàn)證；
7、步驟s4，基于遺傳算法與有限元仿真構(gòu)建混合優(yōu)化策略；
8、步驟s5，多維度工況下的方案驗(yàn)證與優(yōu)化；
9、步驟s6，振動計(jì)算結(jié)果輸出和\或方案評估。
10、優(yōu)選的，步驟s1獲取變壓器振動特性及工況數(shù)據(jù)，工況數(shù)據(jù)包括：實(shí)測數(shù)據(jù)獲取、歷史設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)獲取及仿真數(shù)據(jù)獲取；
11、實(shí)測數(shù)據(jù)獲取，變壓器運(yùn)行通過傳感器采集振動特性、應(yīng)力分布及電磁特性數(shù)據(jù)；
12、歷史設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)獲取，收集歷史變壓器設(shè)計(jì)方案及其對應(yīng)的振動計(jì)算結(jié)果；用于初始種群的選擇及目標(biāo)函數(shù)的設(shè)定；
13、仿真數(shù)據(jù)獲取，利用基于變壓器實(shí)際的尺寸、繞組結(jié)構(gòu)、鐵芯設(shè)計(jì)的先前設(shè)計(jì)或分析過程中建立的變壓器的數(shù)學(xué)或物理模型，通過有限元仿真獲取振動特性、應(yīng)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于：步驟S5多維度工況下的方案驗(yàn)證與優(yōu)化，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述降低變壓器振動的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建方法，其特...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉建萍，王立云，李鵬，馬鳳英，卞朋，王乾，董霞，張金烽，張瑞，
申請(專利權(quán))人：山東泰開箱變有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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