(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111663146.0 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 浙江华云电力工程设计咨询有限公 司 地址 310014 浙江省杭州市下城区朝晖华 电弄1号一号楼6层、 7层 申请人 浙江大学 (72)发明人 覃喜　周文俊　吕鸣　裘立峰　 陈仲江　杨继平　丁祥　杨仕友　 夏梦　 (74)专利代理 机构 杭州万合知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 33294 专利代理师 丁海华　万珠明 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01)G06F 30/27(2020.01) G06F 30/32(2020.01) G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 海缆性能分析的自适应多段分布参数电路 模型建立方法 (57)摘要 本发明公开了一种海缆性能分析的自适应 多段分布参数电路模型建立方法， 包括如下步 骤： S1、 先将电缆依据几何分布粗略划分为N个母 段， 再将每个母段划分为若干子段， 然后串联构 成海缆过电压计算的等效电路模型； S2、 利用有 限元法计算每段电路的分布参数， 通过自适应遗 传算法确定最优的分段方案， 最终建立最优的海 缆过电压计算等效电路模型。 本发 明建立的海缆 过电压计算等效电路模型更符合工程实际， 能准 确反映海缆过电压的真实情况， 并且计算量小、 求解简单。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114492108 A 2022.05.13 CN 114492108 A 1.海缆性能分析的自适应多段分布参数电路模型建立方法， 其特征在于： 包括如下步 骤： S1、 先将电缆依据几何分布粗略划分为N个母段， 再将每个母段划分为若干子段， 然后 串联构成海缆过电压计算的等效电路模型； S2、 利用有限元法计算每段电路的分布参数， 通过自适应遗传算法确定最优的分段方 案， 最终建立 最优的海缆过电压计算 等效电路模型。 2.根据权利要求1所述的海缆性能分析的自适应多段分布参数电路模型建立方法， 其 特征在于： 通过建立参考电路模型， 参考电路模型每一子段包含M个分段点， 共M ×N个子分 段点， 将等效电路模型是否 保留每个子 分段点进 行0‑1编码， 1则有， 0则无， 再将等效电路模 型与参考电路模型 的计算误差作为 目标函数， 利用自适应遗传算法进行优化， 确定最优分 段方案， 根据最优分段 方案建立 最优的海缆过电压计算 等效电路模型。 3.根据权利要求2所述的海缆性能分析的自适应多段分布参数电路模型建立方法， 其 特征在于： 依据分段数N建立等效电路模 型C， 其中， 等效电路模型C中的分段点作为关键点， 等效电路模型中的第k段 标记为[k ‑1,k]， 第k段长度为 Lk； 建立参考电路模型C ’时， 参考电路模型C ’包含等效电路模型C的所有关键点， 且将参考 电路模型C ’的每一个子段等分成M段， 参 考电路模型C ’中的分段点作为子关键点。 4.根据权利要求3所述的海缆性能分析的自适应多段分布参数电路模型建立方法， 其 特征在于： 利用遗传算法确定最优分段方案建立最优的海缆过电压计算等效电路模型， 具 体步骤如下： S2.1、 染色体编码： 将每个子关键点是否保留作 为决策变量， 保留为1， 不保留则为0， 对 决策变量进行二进制编码， 编码形成的染色体表征一种电路结构； S2.2、 初始化种群： 用随机法， 即对某位串的某一位， 计算机在(0,1)区间上产 生一随机 数， 若该随机数 大于或等于 0.5， 则该位 为1， 反之为0； S2.3、 计算适值函数： 利用有限元法计算染色体对应电路的每一子段的电路参数， 确定 电路模型， 再对电路施加雷电流激励， 计算各关键点的对地电压幅值[U1,······ , U2]， 然后计算 参考电路模型 各子关键点的对地电压幅值[U'1,······ ,U'2]； 定义适值函数为： 适值函数越大， 表明染色体对应电路模型的计算结果越接 近参考电路模型， 越准确； S2.4、 考虑约束函数， 修 正目标函数： 对子关键点施加限制， 约束函数为： 其中Ri表示染色体第i 位的数值； 约束函数的含义 为： 等效电路模型C的总分段 数不得大于参考电路分段 数的二分之一； 施加约束函数后， 对适 值函数进行修 正：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114492108 A 2F'＝F×flag S2.5、 由适值函数计算比例图： 在单位长度的区间上， 某位串占有的区间长度与该位串 的适值成正比， 该适值比例图采用轮盘表示， 计算选择概率 及期望 S2.6、 选择： 随机转动轮 盘， 轮盘稳定时箭头所对的个 体， 即选定为种子； S2.7、 交叉： 通过步骤S2.6被选择的个体进入交配过程,采用自适应交叉概率， 计算公 式如下 式中， Pcmin及Pcmax分别表示交叉率取值的下限和上限； S2.8、 变异： 在遗传算法中增加群体的多样性,使算法能够跳出局部最优， 自适应变异 算子定义如下: 式中， Pmmin及Pmmax分别表示变异率取值的下限和上限。 5.根据权利要求4所述的海缆性能分析的自适应多段分布参数电路模型建立方法， 其 特征在于： 步骤S2.3中， 利用有限元法计算染色体对应电路 的每一子段的电路参数包括以 下参数计算： A、 电容参数的计算: W＝C1U2/2； 式中， W为系统的静电能量， C1为两导体间的电容； B、 电感参数计算: 用能量摄动法计算电感,设电流(i1,i2,···,ij,···,in)， 相对于的能力为W,再设 电流有微小变化(i1,i2,···,ij±Δij,···,in),并求出对应的能量W(ij±Δij),再 设电流又有微小变化(i1,i2,···,ik±Δik,···,in)， 并求出对应的能量W(ij±Δij， ik±Δik)， 最后按下式求出第j根 导线的自感Ljj及第j、 k根导线间互感Ljk； W(ij‑Δij,ik+Δik)+W(ij‑Δij,ik‑Δik)/(4ΔijΔij)；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114492108 A 3