基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法技术

一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，该方法包括以下步骤：设计影响因素水平表，并根据水平数和影响因素数计算生成正交试验表；根据正交试验表进行仿真计算，得到各组仿真试验中电缆支架上的涡流损耗值；在正交试验表中添加仿真结果，根据该仿真结果分别求出每个影响因素各水平的均值与极差，并绘制效应曲线图；根据效应曲线图得到各种影响因素对电缆支架涡流损耗的主次顺序，并通过正交试验分析得到降低电缆支架涡流损耗的最优方案。本设计不仅效率高，而且准确性高。

Optimization method for reducing eddy current loss of cable support based on orthogonal test design

An optimization method of cable support to reduce the eddy current loss based on orthogonal experimental design, the method comprises the following steps: influence factors and levels, and generate the orthogonal test table is calculated according to the number and impact factors; according to the orthogonal test table of the simulation, get the eddy current loss in the simulation support cable group value added; the simulation results in the orthogonal test table, calculate the mean and range of each influence factor and each level according to the simulation results, and draw the effect curve; curve according to the effect of various factors on the order of cable support and reduce the eddy current loss, the optimal solution of the eddy current loss of cable support through the analysis of orthogonal test. This design not only has high efficiency, but also has high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法
本专利技术涉及涡流损耗领域，尤其涉及一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，主要适用于提高效率与准确性。
技术介绍
在交流大电流作用下，电缆支架的导磁性会对电缆周围的磁场产生不可忽视的影响，长期电缆运行经验表明，普通钢支架涡流损耗不能忽略。因此，对钢制支架涡流损耗进行研究，有利于合理选择电缆布置方式和电缆支架材料，减少损耗，提高电缆运行水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的效率低、准确性低的缺陷与问题，提供一种效率高、准确性高的基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，该方法包括以下步骤：a、设计影响因素水平表，并根据水平数和影响因素数计算生成正交试验表；b、根据正交试验表进行仿真计算，得到各组仿真试验中电缆支架上的涡流损耗值；c、在正交试验表中添加仿真结果，根据该仿真结果分别求出每个影响因素各水平的均值与极差，并绘制效应曲线图；d、根据效应曲线图得到各种影响因素对电缆支架涡流损耗的主次顺序，并通过正交试验分析得到降低电缆支架涡流损耗的最优方案。步骤a中，所述正交试验表通过公式Ln(qp)计算生成，其中，n表示行数，p表示列数，q表示水平数，行数n、列数p、水平数q相互间关系如下：n＝qk，k＝2，3，4…，p＝(n-1)/(q-1)。步骤a中，所述影响因素是指影响电缆支架涡流损耗的因素，其包括电缆与支架表面的距离、三相电缆的排列方式、电缆支架材料的相对磁导率、电缆支架材料的电阻率；所述正交试验表中列数p取4。步骤a中，所述正交试验表中水平数q取3，k取3；所述电缆与支架表面的距离分别设置为20mm、30mm、40mm；所述三相电缆的排列方式分别设置为品字放置于中相、水平放置于中相、竖直放置于中相；所述电缆支架材料的相对磁导率分别设置为200、300、400；所述电缆支架材料的电阻率分别设置为1×10-7Ω·m，2×10-7Ω·m，3×10-7Ω·m。步骤b中，先通过正交试验表得到多组试验数据，再根据各组试验数据，利用有限元软件建立多种电缆支架输电线路模型，然后计算各种电缆支架输电线路模型中电缆支架上的涡流损耗值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法基于数学分析和仿真，能够在大量减少试验次数的情况下得到准确的试验结果，节省了计算时间和大规模的数据处理，提高了降低电缆支架涡流损耗优化的效率和准确性。附图说明图1是本专利技术基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法的流程图。图2是本专利技术中电缆品字形放置于中相的结构示意图。图3是本专利技术中电缆水平放置于中相的结构示意图。图4是本专利技术中电缆竖直放置于中相的结构示意图。图5是本专利技术中电缆与电缆支架之间的位置关系示意图。图6是本专利技术中效应曲线图。图中：电缆支架1、电缆2。具体实施方式以下结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1，一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，该方法包括以下步骤：a、设计影响因素水平表，并根据水平数和影响因素数计算生成正交试验表；b、根据正交试验表进行仿真计算，得到各组仿真试验中电缆支架上的涡流损耗值；c、在正交试验表中添加仿真结果，根据该仿真结果分别求出每个影响因素各水平的均值与极差，并绘制效应曲线图；d、根据效应曲线图得到各种影响因素对电缆支架涡流损耗的主次顺序，并通过正交试验分析得到降低电缆支架涡流损耗的最优方案。步骤a中，所述正交试验表通过公式Ln(qp)计算生成，其中，n表示行数，p表示列数，q表示水平数，行数n、列数p、水平数q相互间关系如下：n＝qk，k＝2，3，4…，p＝(n-1)/(q-1)。步骤a中，所述影响因素是指影响电缆支架涡流损耗的因素，其包括电缆与支架表面的距离、三相电缆的排列方式、电缆支架材料的相对磁导率、电缆支架材料的电阻率；所述正交试验表中列数p取4。步骤a中，所述正交试验表中水平数q取3，k取3；所述电缆与支架表面的距离分别设置为20mm、30mm、40mm；所述三相电缆的排列方式分别设置为品字放置于中相、水平放置于中相、竖直放置于中相；所述电缆支架材料的相对磁导率分别设置为200、300、400；所述电缆支架材料的电阻率分别设置为1×10-7Ω·m，2×10-7Ω·m，3×10-7Ω·m。步骤b中，先通过正交试验表得到多组试验数据，再根据各组试验数据，利用有限元软件建立多种电缆支架输电线路模型，然后计算各种电缆支架输电线路模型中电缆支架上的涡流损耗值。本专利技术的原理说明如下：影响电缆支架涡流损耗的因素有：(1)电缆通过电流大小；(2)电缆与支架表面距离；(3)三相电缆不同排列方式；(4)电缆支架材料的相对磁导率；(5)电缆支架材料的电阻率。因为五个影响因素中电缆通过电流大小由负荷决定，无法人为控制，所以在研究降低电缆支架涡流损耗方法时该因素不作为比较条件，因此，将(2)～(5)作为影响电缆支架涡流损耗的因素，每个因素选择3组数值(即3种水平)，采用现有方法来安排电缆支架涡流损耗仿真计算，理论上来说，对于4因素3水平的条件，如果每种情况全部计算，需要完成34＝81组的仿真才能比较出最优结果所对应的因素和水平值，而采用正交试验设计仅需要进行9组计算，即可得到最优的方案。本设计以电缆支架三维仿真为基础，设计出4因素3水平正交试验表，利用有限元软件计算出电缆支架涡流损耗，根据输出结果进行数据分析，求出各水平的均值与极差，并绘制效应曲线图，最终获取一组降低电缆支架涡流损耗的最佳方案。类似的，本设计涉及的方法也可以应用到其他型号电缆支架降低电缆支架涡流损耗中，根据不同的指标要求和模型结构，套用本设计的流程和方法，避免运算的庞大数据量和数据后期处理，该方法的适应性强，灵活多变，也可以推广到热学分析、力学分析等其他领域。实施例：参见图1，一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，该方法包括以下步骤：a、设计影响因素水平表，并根据水平数和影响因素数计算生成正交试验表；本实施例确定影响电缆支架涡流损耗的因素分别是电缆与支架表面的距离、三相电缆的排列方式、电缆支架材料的相对磁导率、电缆支架材料的电阻率；所述电缆与支架表面的距离分别设置为20mm、30mm、40mm；所述三相电缆的排列方式分别设置为品字放置于中相、水平放置于中相、竖直放置于中相；所述电缆支架材料的相对磁导率分别设置为200、300、400；所述电缆支架材料的电阻率分别设置为1×10-7Ω·m，2×10-7Ω·m，3×10-7Ω·m；设计4个影响因素的正交试验因素和水平如表1所示，所述正交试验表通过公式Ln(qp)计算生成，其中，n表示行数，p表示列数，q表示水平数，行数n、列数p、水平数q相互间关系如下：n＝qk，k＝2，3，4…，p＝(n-1)/(q-1)；由于影响因素为4个，水平数q＝3，因此k＝3，计算出n＝9，选择正交试验表L9＝(34)进行试验，试验参数组合如表2所示；表1影响因素水平表表2正交试验表L9(34)b、先通过正交试验表得到4因素3水平的9组试验数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、设计影响因素水平表，并根据水平数和影响因素数计算生成正交试验表；b、根据正交试验表进行仿真计算，得到各组仿真试验中电缆支架上的涡流损耗值；c、在正交试验表中添加仿真结果，根据该仿真结果分别求出每个影响因素各水平的均值与极差，并绘制效应曲线图；d、根据效应曲线图得到各种影响因素对电缆支架涡流损耗的主次顺序，并通过正交试验分析得到降低电缆支架涡流损耗的最优方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、设计影响因素水平表，并根据水平数和影响因素数计算生成正交试验表；b、根据正交试验表进行仿真计算，得到各组仿真试验中电缆支架上的涡流损耗值；c、在正交试验表中添加仿真结果，根据该仿真结果分别求出每个影响因素各水平的均值与极差，并绘制效应曲线图；d、根据效应曲线图得到各种影响因素对电缆支架涡流损耗的主次顺序，并通过正交试验分析得到降低电缆支架涡流损耗的最优方案。2.根据权利要求1所述的一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，其特征在于：步骤a中，所述正交试验表通过公式Ln(qp)计算生成，其中，n表示行数，p表示列数，q表示水平数，行数n、列数p、水平数q相互间关系如下：n＝qk，k＝2，3，4…，p＝(n-1)/(q-1)。3.根据权利要求2所述的一种基于正交试验设计的降低电缆支架涡流损耗的优化方法，其特征在于：步骤a中，所述影响因素...

【专利技术属性】
技术研发人员：周蠡，彭迎，李靖，殷建刚，柯方超，周秋鹏，陈然，马骏，张赵阳，董弘川，周英博，姜山，段志强，高晓晶，张宇娇，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司经济技术研究院，国网湖北省电力有限公司，武汉华宇力泰科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11