CN105956332B - 基于专家系统的变压器电磁优化设计方法 - Google Patents

基于专家系统的变压器电磁优化设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，涉及计算机辅助设计的电数据处理方法，步骤是：建立变压器电磁优化设计的专家系统：确定变压器电磁优化设计的目标函数和优化变量，建立专家系统的各组成部分；变压器电磁优化设计专家系统的应用：将大量的专家的知识和经验应用于变压器电磁优化设计工作中。本发明方法克服了将基于数学算法的解决方案引入变压器电磁优化设计领域的现有技术所存在的数学算法相对复杂，非专业的人员不容易掌握，随机性较大且易于陷入局部最优的诸多缺陷。

Description

基于专家系统的变压器电磁优化设计方法
技术领域
本发明的技术方案涉及计算机辅助设计的电数据处理方法，具体地说是基于专家系统的变压器电磁优化设计方法。
背景技术
在电力系统中，变压器担负同频率、不同电压等级之间电能转换的任务，是电力系统中最重要的电力设备之一。近年来随着电网建设步伐的加快，发电量和用电量与日俱增，与此同时对变压器的需求量也越来越大，变压器制造业发展迅速。随着变压器制造原材料的上涨，国家节能降耗要求的提高，设计者越来越重视如何才能缩短变压器电磁设计周期和降低其设计成本。
为了满足以上设计要求，现有技术中，许多专家学者将遗传算法、粒子群法、人工鱼群法等基于数学算法的解决方案引入变压器电磁优化设计领域。然而，效果却很难达到人们的期望。首先，此类算法随机性较大且易于陷入局部最优；其次，这些方法中没有考虑、应用已经积累的大量设计方案和设计经验，所以变压器电磁优化设计结果仍不能满足人们的实际要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，该方法依赖于专家的知识和经验，将大量的专家的知识和经验应用于变压器电磁优化设计工作中，克服了将基于数学算法的解决方案引入变压器电磁优化设计领域的现有技术所存在的数学算法相对复杂，非专业的人员不容易掌握，随机性较大且易于陷入局部最优的诸多缺陷。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，步骤如下：
第一步，建立变压器电磁优化设计的专家系统：
(1.1)确定变压器电磁优化设计的目标函数和优化变量：
通过查阅变压器电磁设计资料和研究已有变压器电磁设计方案，确定变压器电磁优化设计的专家系统以总成本FF最小为变压器电磁优化设计的目标函数；以铁心直径D、低压线圈匝数W2、低压扁导线厚a2、低压扁导线宽b2、低压扁导线截面积s2、高压扁导线厚a1、高压扁导线宽b1和高压扁导线截面积s1为优化变量；
(1.2)建立专家系统的各组成部分：
专家系统的组成包括人机交互界面、初始方案数据库、待选初始方案数据库、计算数据库、最优方案数据库、知识库和推理机；
其中，人机交互界面由Microsoft Visua1 C++计算机软件编写，作为供用户与计算机交流的一个平台；
初始方案数据库中存放已有的合格变压器设计方案；
待选初始方案数据库中存放待选定的合格变压器设计方案；
计算数据库中存放变压器电磁计算过程中所需的数据，包括扁线线规表、硅钢片性能表和铁心尺寸表；
最优方案数据库中存放最优变压器设计方案，包括当前最优方案表和最终最优方案表；
知识库中存放基于高低压线圈优化调整的如下规则：
当铁心直径和低压线圈匝数一定时，由阻抗电压uk、负载损耗ps、空载损耗p0与高低压导线的厚、宽、截面积的关系得到高低压线规的6个优化变量的以下12种调整方法：
低压线圈调整方法有以下6种：
①低压线规a2增加、b2减小，且s2变化最小，
②低压线规a2减小、b2增加，且s2变化最小，
③低压线规a2增加，s2减小，且b2变化最小，
④低压线规a2减小，s2增加，且b2变化最小，
⑤低压线规a2减小，b2减小，且s2变化最小，
⑥低压线规a2增加，b2增加，且s2变化最小，
高压线圈调整方法有以下6种：
⑦高压线规a1增加、b1减小，且s1变化最小，
⑧高压线规a1减小、b1增加，且s1变化最小，
⑨高压线规a1增加，s1减小，且b1变化最小，
⑩高压线规a1减小，s1增加，且b1变化最小，
高压线规a1减小，b1减小，且s1变化最小，
高压线规a1增加，b1增加，且s1变化最小，
其中，低压线圈调整方法①和高压线圈调整方法⑦是阻抗电压uk增大方向的调整方法；低压线圈调整方法②和高压线圈调整方法⑧是阻抗电压uk减小方向的调整方法；低压线圈调整方法③和高压线圈调整方法⑨是负载损耗ps增大方向的调整方法；低压线圈调整方法④和高压线圈调整方法⑩是负载损耗ps减小方向的调整方法；低压线圈调整方法⑤和高压线圈调整方法是空载损耗p0增大方向的调整方法；低压线圈调整方法⑥和高压线圈调整方法是空载损耗p0减小方向的调整方法；
这些规则用对应的现象信息和结论信息中的数字代码表示，其中，知识库中的现象信息包含用不同的数字代码表示的四个现象信息元组-SYZ，具体是：第一现象信息元组-SYZ0用四位数字代码表示、第二现象信息元组-SYZ1用一位数字代码表示、第三现象信息元组-SYZ2用一位数字代码表示和第四现象信息元组-SYZ3用一位数字代码表示，知识库中的结论信息为一个结论信息元组-YYZ，用四位数字代码表示；
推理机为Microsoft Visua1C++计算机软件编写的，用来完成推理、查询和优化调整工作的计算机程序；
以上各个数据库和知识库用Access数据库软件中表的形式组织，通过SQL语言与其他程序交互，至此完成了变压器电磁优化设计专家系统的建立；
第二步，变压器电磁优化设计专家系统的应用：
首先确定在具体的设计要求下的铁心直径和低压线圈匝数的所有组合，以每种直径和低压线圈匝数组合下的一套合格初始方案为基础分别进行低和高压线圈的优化操作，得到每种铁心直径和低压线圈匝数组合下的最优设计方案，并对所有铁心直径和低压线圈匝数组合下的最优设计方案进行比较，得出最终最优方案；
具体步骤如下：
(2.1)提出设计要求：
用户通过Microsoft Visua1C++计算机软件编写的人机交互界面向计算机输入变压器设计要求，包括额定容量SN，电压等级U1N，以及对应的各项性能指标，包括短路损耗额定值PSN、空载损耗额定值P0N、阻抗电压额定值UKN、空载电流额定值I0N、高压温升额定值τ1N、低压温升额定值τ2N和高低压温升差最大值τ12max；
(2.2)确定所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合：
根据上述步骤(2.1)中给定的额定容量SN确定铁心直径的范围，由铁心直径范围和磁通密度的范围确定低压线圈匝数的范围，进而通过调用Microsoft Visua1C++计算机软件编写的计算程序得到所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合，将结果存入一个n*2的二维数组中，n为所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合的个数；
(2.3)确定初始方案：
从初始方案数据库中为上述步骤(2.2)中确定的每一种铁心直径和低压线圈匝数组合选出一套合格设计方案存入待选初始方案数据库中，并从待选初始方案数据库中任选一套设计方案分别存入最优方案数据库中的当前最优方案表和最终最优方案表；
(2.4)初始化四个现象信息元组-SYZ和优化次数i：
对四个现象信息元组-SYZ进行初始化：第一现象信息元组-SYZ0＝0100，第二现象信息元组-SYZ1＝0，第三现象信息元组-SYZ2＝0，第四现象信息元组-SYZ3＝0，并初始化优化次数i＝0；
(2.5)对相应的优化变量调整后进行变压器电磁计算：
优化次数i＝0时，即首次优化，根据上述步骤(2.4)中第一现象信息元组-SYZ0的数字代码对应的调整方法对相应的优化变量做出调整；
当优化次数i＞0时，根据步骤(2.7)中第一现象信息元组-SYZ0的数字代码对应的调整方法对优化变量做出调整；
然后调用Microsoft Visua1 C++计算机软件编写的变压器电磁计算程序，并利用计算数据库中的数据进行变压器电磁计算，得到第i次优化的性能指标包括：短路损耗值、空载损耗值、阻抗电压值、空载电流值、高压温升值、低压温升值以及总成本；
(2.6)更新现象信息元组-SYZ的数字代码及当前最优方案表：
A)根据步骤(2.5)中第i次优化调整后的电磁计算结果，当性能指标全部合格时SYZ1＝1，否则SYZ1＝0；
B)根据步骤(2.5)中第i次优化调整后的电磁计算结果，当总成本降低时SYZ2＝1，否则SYZ2＝0；
C)当SYZ1＝1且SYZ2＝1，则SYZ3＝1并更新当前最优方案表，否则SYZ3＝0，不更新当前最优方案表；
(2.7)确定结论信息元组-YYZ的数字代码并更新优化次数i的值：
根据步骤(2.6)中四个现象信息元组-SYZ的数字代码，查知识库得到结论信息元组-YYZ的数字代码，并根据结论信息元组-YYZ的数字代码更新第一现象信息元组-SYZ0的数字代码，更新原则如下：
当YYZ＝0100时，SYZ0＝0100，表示第i+1次优化调整为上述调整方法①，
当YYZ＝0200时，SYZ0＝0200，表示第i+1次优化调整为上述调整方法②，
当YYZ＝0010时，SYZ0＝0010，表示第i+1次优化调整为上述调整方法③，
当YYZ＝0020时，SYZ0＝0020，表示第i+1次优化调整为上述调整方法④，
当YYZ＝0001时，SYZ0＝0001，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑤，
当YYZ＝0002时，SYZ0＝0002，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑥，
当YYZ＝1100时，SYZ0＝1100，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑦，
当YYZ＝1200时，SYZ0＝1200，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑧，
当YYZ＝1010时，SYZ0＝1010，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑨，
当YYZ＝1020时，SYZ0＝1020，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑩，
当YYZ＝1001时，SYZ0＝1001，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
当YYZ＝1002时，SYZ0＝1002，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
同时将优化次数i的值加1；
(2.8)判断当前初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否结束：
查知识库判断当前初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否结束，当结束时，将当前最优方案表中的设计方案与最终最优方案表中的设计方案进行比较，将更优方案存入最终最优方案表中并执行步骤(2.9)；当未结束时，则跳转至步骤(2.5)；
(2.9)判断待选初始方案数据库中每一个初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否全部结束：
判断上述步骤(2.3)待选初始方案数据库中每一种铁心直径和低压线圈匝数组合下的变压器电磁优化设计是否全部完成；当未完成时，则进行下一组铁心直径和低压线圈匝数组合下的变压器电磁优化设计，将待选初始方案数据库中下一组铁心直径和低压线圈匝数组合下合格的设计方案存入当前最优方案表中，并跳转至步骤(2.4)；当完成时，则在人机交互界面上输出最终最优方案表中的优化结果并结束；
上述12种调整方法的应用流程为：
首先进行低压线圈的优化，即通过调用低压线圈的6种调整方法，依次完成阻抗电压uk、负载损耗ps和空载损耗p0的优化调整，具体步骤如下：
第1种调整方法：阻抗电压uk的调整：首次进行阻抗电压uk增大方向的调整，当此次调整uk的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续uk增大方向的调整，直到沿uk增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向负载损耗ps的调整，
第2种调整方法：当上述首次调整uk的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行阻抗电压uk减小方向的调整，直到沿uk减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向负载损耗ps的调整；
第3种调整方法：负载损耗ps的调整：首次进行负载损耗ps增大方向的调整，当此次调整ps的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续ps增大方向的调整，直到沿ps增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向空载损耗p0的调整；
第4种调整方法：当上述首次调整ps的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行负载损耗ps减小方向的调整，直到沿ps减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向空载损耗p0的调整；
第5种调整方法：空载损耗p0的调整：首次进行空载损耗p0增大方向的调整，当此次调整p0的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续p0增大方向的调整，直到沿p0增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向高压线圈的优化调整；
第6种调整方法：当上述首次调整p0的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行空载损耗p0减小方向的调整，直到沿p0减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向高压线圈的优化调整；
再进行高压线圈的优化调整，通过调用高压线圈的6种调整方法，依次完成对阻抗电压uk、负载损耗ps和空载损耗p0的优化调整，高压线圈的优化流程与上述低压线圈的优化调整的具体步骤完全相同；
上述基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，所述第一现象信息元组-SYZ0用四位数字代码表示，含义如下：
当SYZ0＝0100时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法①，
当SYZ0＝0200时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法②，
当SYZ0＝0010时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法③，
当SYZ0＝0020时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法④，
当SYZ0＝0001时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑤，
当SYZ0＝0002时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑥，
当SYZ0＝1100时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑦，
当SYZ0＝1200时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑧，
当SYZ0＝1010时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑨，
当SYZ0＝1020时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑩，
当SYZ0＝1001时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法
当SYZ0＝1002时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法
上述基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，所述第二现象信息元组-SYZ1用一位数字代码表示，含义如下：
当SYZ1＝0时，表示第i次优化调整操作后电磁计算结果方案中各项性能指标没有全部合格；
当SYZ1＝1时，表示第i次优化调整操作后电磁计算结果方案中各项性能指标全部合格；
上述基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，所述第三现象信息元组-SYZ2用一位数字代码表示，含义如下：
当SYZ2＝0时，表示第i次优化调整操作后电磁计算结果方案中总成本没有降低，
当SYZ2＝1时，表示第i次优化调整操作后电磁计算结果方案中总成本降低；
上述基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，所述第四现象信息元组-SYZ3用一位数字代码表示，含义如下：
当SYZ3＝0时，表示第i次优化调整操作的调整方法不正确，
当SYZ3＝1时，表示第i次优化调整操作的调整方法正确；
上述基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，所述知识库中的结论信息为一个结论信息元组-YYZ，用四位数字代码表示，含义如下：
当YYZ＝0100时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法①，
当YYZ＝0200时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法②，
当YYZ＝0010时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法③，
当YYZ＝0020时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法④，
当YYZ＝0001时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑤，
当YYZ＝0002时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑥，
当YYZ＝1100时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑦，
当YYZ＝1200时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑧，
当YYZ＝1010时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑨，
当YYZ＝1020时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑩，
当YYZ＝1001时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
当YYZ＝1002时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
上述现象信息元组和上述结论信息元组的对应关系如下:
情况一：当第i次优化调整后，当第四现象信息元组-SYZ3＝1，说明第i次优化调整方法正确，则第i次优化调整后结论信息元组-YYZ保持和第i-1次优化调整后结论信息元组-YYZ的数字代码一致，同时说明第i+1次优化调整方法应该与第i次优化调整方法相同；
情况二：当第i次优化调整后，当第四现象信息元组-SYZ3＝0，说明第i次优化调整方法不正确，此时第i次优化调整后结论信息元组-YYZ的数字代码由第i-1次优化调整后第一现象信息元组-SYZ0的数字代码和第i-1次优化调整后第四现象信息元组-SYZ3的数字代码共同决定，具体如下表1所示：
表1：情况二时现象信息元组和结论信息元组的对应关系
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有如下的突出的实质性特点和显著进步：
(1)通过查阅变压器电磁设计资料和研究已有变压器电磁设计方案可知，当变压器的阻抗电压在一定范围内时，总成本FF处于最低值附近，总成本即制造成本和运行成本之和；当阻抗电压超出此范围，不论增大或减小，总成本均会增加。另一方面，当阻抗电压增加时，负载损耗呈增加趋势，空载损耗呈下降趋势。因此合适的阻抗电压值、负载损耗值以及空载损耗值，对降低变压器的总成本有重要的影响。对于某个容量的变压器在铁心直径和低压线圈匝数一定时，阻抗电压uk可看作的函数，即其中a为扁导线厚，b为扁导线宽；负载损耗ps可看作的函数，即其中s为扁导线截面积；空载损耗p0可看作a+K×b+K1的函数，即p0≈f(a+K×b+K1)，其中K,K1为常系数。可见，对某个容量的变压器在铁心直径和低压线圈匝数一定时，通过调整高低压导线的厚、宽、截面积不但影响性能指标uk、ps、p0，同时影响到变压器的总成本FF。鉴于此，本发明中变压器电磁优化设计专家系统以总成本FF最小为目标函数；以铁心直径D、低压线圈匝数W2、低压扁导线厚a2、低压扁导线宽b2、低压扁导线截面积s2、高压扁导线厚a1、高压扁导线宽b1和高压扁导线截面积s1为优化变量。
(2)根据大量相关资料和专家经验得知，铁心直径和低压线圈匝数对变压器设计方案的影响较大，但是在容量和硅钢片材料确定的情况下，满足条件的铁心直径和低压线圈匝数组合很少，针对这一情况，本发明首先确定在具体的设计要求下的铁心直径和低压线圈匝数的所有组合，以每种直径和低压线圈匝数组合下的一套合格初始方案为基础分别进行低、高压线圈的优化操作，得到每种铁心直径和低压线圈匝数组合下的最优设计方案，并对所有铁心直径和低压线圈匝数组合下的最优设计方案进行比较，得出最终最优方案。
(3)本发明方法依赖于专家的知识和经验，将大量的专家的知识和经验应用于变压器电磁优化设计工作中，克服了将基于数学算法的解决方案引入变压器电磁优化设计领域的现有技术所存在的数学算法相对复杂，非专业的人员不容易掌握，随机性较大且易于陷入局部最优的诸多缺陷。
(4)变压器电磁优化设计是一个多变量、非线性、强耦合的优化问题，优化过程非常依赖于专家的经验。本发明中的初始方案数据库、知识库、推理机融合了已有专家知识和专家在变压器电磁设计过程中的调整经验符合设计人员的思维习惯，容易理解。并且初始方案数据库、知识库的内容可以不断更新而不影响本发明中的计算机程序的运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明方法的步骤示意框图。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本发明方法的步骤是：建立变压器电磁优化设计的专家系统：确定变压器电磁优化设计的目标函数和优化变量：以总成本FF最小为变压器电磁优化设计的目标函数；以铁心直径D、低压线圈匝数W2、低压扁导线厚a2、低压扁导线宽b2、低压扁导线截面积s2、高压扁导线厚a1、高压扁导线宽b1和高压扁导线截面积s1为优化变量→建立专家系统的各组成部分：包括人机交互界面、初始方案数据库、待选初始方案数据库、计算数据库、最优方案数据库、知识库和推理机变压器电磁优化设计专家系统的应用：提出设计要求→确定所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合→确定初始方案→初始化四个现象信息元组-SYZ和优化次数i→对相应的优化变量调整后进行变压器电磁计算→更新现象信息元组-SYZ的数字代码及当前最优方案表→确定结论信息元组-YYZ的数字代码并更新优化次数i的值→判断当前初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否结束→判断待选初始方案数据库中每一个初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否全部结束。
实施例1
本实施例是对10kV级不同容量，包括200kVA、315kVA和500kVA的油浸式电力变压器进行基于专家系统的变压器电磁优化设计，步骤如下：
第一步，建立变压器电磁优化设计的专家系统：
(1.1)确定变压器电磁优化设计的目标函数和优化变量：
通过查阅变压器电磁设计资料和研究已有变压器电磁设计方案，确定变压器电磁优化设计的专家系统以总成本FF最小为变压器电磁优化设计的目标函数；以铁心直径D、低压线圈匝数W2、低压扁导线厚a2、低压扁导线宽b2、低压扁导线截面积s2、高压扁导线厚a1、高压扁导线宽b1和高压扁导线截面积s1为优化变量；
(1.2)建立专家系统的各组成部分：
专家系统的组成包括人机交互界面、初始方案数据库、待选初始方案数据库、计算数据库、最优方案数据库、知识库和推理机；
其中，人机交互界面由Microsoft Visua1 C++计算机软件编写，作为供用户与计算机交流的一个平台；
初始方案数据库中存放已有的合格变压器设计方案，是从变压器厂家的变压器计算单中得到已有的变压器设计方案，得到初始方案数据库；
待选初始方案数据库中存放待选定的合格变压器设计方案，由借助Access计算机软件建立；
计算数据库中存放变压器电磁计算过程中所需的数据，包括扁线线规表、硅钢片性能表和铁心尺寸表；从《GB/T6108.3一2003绕组线基本尺寸》中获取线圈扁导线截面积、扁导线宽度、扁导线厚度；从武汉钢铁股份有限公司、宝钢集团有限公司等厂家的产品性能手册中获取硅钢片的相关性能值；从辽宁科学技术出版社出版的《电力变压器手册》中获得铁心直径；构成包括扁线线规、硅钢片性能、铁心尺寸的计算数据库供电磁计算所用；
最优方案数据库中存放最优变压器设计方案，包括当前最优方案表和最终最优方案表，由借助Access计算机软件建立；
知识库中存放基于高低压线圈优化调整的如下规则：
当铁心直径和低压线圈匝数一定时，由阻抗电压uk、负载损耗ps、空载损耗p0与高低压导线的厚、宽、截面积的关系得到高低压线规的6个优化变量的以下12种调整方法：
低压线圈调整方法有以下6种：
①低压线规a2增加、b2减小，且s2变化最小，
②低压线规a2减小、b2增加，且s2变化最小，
③低压线规a2增加，s2减小，且b2变化最小，
④低压线规a2减小，s2增加，且b2变化最小，
⑤低压线规a2减小，b2减小，且s2变化最小，
⑥低压线规a2增加，b2增加，且s2变化最小，
高压线圈调整方法有以下6种：
⑦高压线规a1增加、b1减小，且s1变化最小，
⑧高压线规a1减小、b1增加，且s1变化最小，
⑨高压线规a1增加，s1减小，且b1变化最小，
⑩高压线规a1减小，s1增加，且b1变化最小，
高压线规a1减小，b1减小，且s1变化最小，
高压线规a1增加，b1增加，且s1变化最小，
其中，低压线圈调整方法①和高压线圈调整方法⑦是阻抗电压uk增大方向的调整方法；低压线圈调整方法②和高压线圈调整方法⑧是阻抗电压uk减小方向的调整方法；低压线圈调整方法③和高压线圈调整方法⑨是负载损耗ps增大方向的调整方法；低压线圈调整方法④和高压线圈调整方法⑩是负载损耗ps减小方向的调整方法；低压线圈调整方法⑤和高压线圈调整方法是空载损耗p0增大方向的调整方法；低压线圈调整方法⑥和高压线圈调整方法是空载损耗p0减小方向的调整方法；
这些规则用对应的现象信息和结论信息中的数字代码表示，是通过总结变压器专家的设计经验建立的；
上述12种调整方法的应用流程为：
首先进行低压线圈的优化，即通过调用低压线圈的6种调整方法，依次完成阻抗电压uk、负载损耗ps和空载损耗p0的优化调整，具体步骤如下：
第1种调整方法：阻抗电压uk的调整：首次进行阻抗电压uk增大方向的调整，当此次调整uk的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续uk增大方向的调整，直到沿uk增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向负载损耗ps的调整，
第2种调整方法：当上述首次调整uk的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行阻抗电压uk减小方向的调整，直到沿uk减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向负载损耗ps的调整；
第3种调整方法：负载损耗ps的调整：首次进行负载损耗ps增大方向的调整，当此次调整ps的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续ps增大方向的调整，直到沿ps增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向空载损耗p0的调整；
第4种调整方法：当上述首次调整ps的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行负载损耗ps减小方向的调整，直到沿ps减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向空载损耗p0的调整；
第5种调整方法：空载损耗p0的调整：首次进行空载损耗p0增大方向的调整，当此次调整p0的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续p0增大方向的调整，直到沿p0增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向高压线圈的优化调整；
第6种调整方法：当上述首次调整p0的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行空载损耗p0减小方向的调整，直到沿p0减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向高压线圈的优化调整；
再进行高压线圈的优化调整，通过调用高压线圈的6种调整方法，依次完成对阻抗电压uk、负载损耗ps和空载损耗p0的优化调整，高压线圈的优化流程与上述低压线圈的优化调整的具体步骤完全相同；
知识库中存放基于高低压线圈优化调整的规则用对应的现象信息和结论信息中的数字代码表示，其中，知识库中的现象信息包含用不同的数字代码表示的四个现象信息元组-SYZ，具体如下：
第一现象信息元组-SYZ0用四位数字代码表示，含义如下：
当SYZ0＝0100时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法①，
当SYZ0＝0200时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法②，
当SYZ0＝0010时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法③，
当SYZ0＝0020时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法④，
当SYZ0＝0001时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑤，
当SYZ0＝0002时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑥，
当SYZ0＝1100时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑦，
当SYZ0＝1200时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑧，
当SYZ0＝1010时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑨，
当SYZ0＝1020时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑩，
当SYZ0＝1001时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法
当SYZ0＝1002时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法
第二现象信息元组-SYZ1用一位数字代码表示，含义如下：
当SYZ1＝0时，表示第i次优化调整操作后电磁计算结果方案中各项性能指标没有全部合格；
当SYZ1＝1时，表示第i次优化调整操作后电磁计算结果方案中各项性能指标全部合格；
第三现象信息元组-SYZ2用一位数字代码表示，含义如下：
当SYZ2＝0时，表示第i次优化调整操作后电磁计算结果方案中总成本没有降低，
当SYZ2＝1时，表示第i次优化调整操作后电磁计算结果方案中总成本降低；
第四现象信息元组-SYZ3用一位数字代码表示，含义如下：
当SYZ3＝0时，表示第i次优化调整操作的调整方法不正确，
当SYZ3＝1时，表示第i次优化调整操作的调整方法正确；
知识库中的结论信息为一个结论信息元组-YYZ，用四位数字代码表示，含义如下：
当YYZ＝0100时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法①，
当YYZ＝0200时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法②，
当YYZ＝0010时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法③，
当YYZ＝0020时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法④，
当YYZ＝0001时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑤，
当YYZ＝0002时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑥，
当YYZ＝1100时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑦，
当YYZ＝1200时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑧，
当YYZ＝1010时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑨，
当YYZ＝1020时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑩，
当YYZ＝1001时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
当YYZ＝1002时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
上述现象信息元组和上述结论信息元组的对应关系如下:
情况一：当第i次优化调整后，当第四现象信息元组-SYZ3＝1，说明第i次优化调整方法正确，则第i次优化调整后结论信息元组-YYZ保持和第i-1次优化调整后结论信息元组-YYZ的数字代码一致，同时说明第i+1次优化调整方法应该与第i次优化调整方法相同；
情况二：当第i次优化调整后，当第四现象信息元组-SYZ3＝0，说明第i次优化调整方法不正确，此时第i次优化调整后结论信息元组-YYZ的数字代码由第i-1次优化调整后第一现象信息元组-SYZ0的数字代码和第i-1次优化调整后第四现象信息元组-SYZ3的数字代码共同决定，具体上面表1所示；
推理机为Microsoft Visua1C++计算机软件编写的，用来完成推理、查询和优化调整工作的计算机程序；
以上各个数据库和知识库用Access数据库软件中表的形式组织，通过SQL语言与其他程序交互，至此完成了变压器电磁优化设计专家系统的建立；
第二步，变压器电磁优化设计专家系统的应用：
首先确定在具体的设计要求下的铁心直径和低压线圈匝数的所有组合，以每种直径和低压线圈匝数组合下的一套合格初始方案为基础分别进行低和高压线圈的优化操作，得到每种铁心直径和低压线圈匝数组合下的最优设计方案，并对所有铁心直径和低压线圈匝数组合下的最优设计方案进行比较，得出最终最优方案；
具体步骤如下：
(2.1)提出设计要求：
用户通过Microsoft Visua1C++计算机软件编写的人机交互界面向计算机输入变压器设计要求，包括额定容量SN，电压等级U1N，以及对应的各项性能指标，包括短路损耗额定值PSN、空载损耗额定值P0N、阻抗电压额定值UKN、空载电流额定值I0N、高压温升额定值τ1N、低压温升额定值τ2N和高低压温升差最大值τ12max；
本实施例从《GB/T6451-2008油浸式电力变压器技术参数和要求》中获取变压器的产品规格及技术要求数据，并通过Microsoft Visua1C++计算机软件编写的人机交互界面向计算机输入设计要求，具体内容如表2所示：
表2.油浸式电力变压器优化设计要求
(2.2)确定所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合：
根据上述步骤(2.1)中给定的额定容量SN确定铁心直径的范围，由铁心直径范围和磁通密度的范围确定低压线圈匝数的范围，进而通过调用Microsoft Visua1 C++计算机软件编写的计算程序得到所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合，将结果存入一个n*2的二维数组中，n为所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合的个数；结果如表3所示：
表3.铁心直径和低压线圈匝数组合
(2.3)确定初始方案：
从初始方案数据库中为上述步骤(2.2)中确定的每一种铁心直径和低压线圈匝数组合选出一套合格设计方案存入待选初始方案数据库中，并从待选初始方案数据库中任选一套设计方案分别存入最优方案数据库中的当前最优方案表和最终最优方案表；结果如表4所示：
表4.待选初始方案数据库
(2.4)初始化四个现象信息元组-SYZ和优化次数i：
对四个现象信息元组-SYZ进行初始化：第一现象信息元组-SYZ0＝0100，第二现象信息元组-SYZ1＝0，第三现象信息元组-SYZ2＝0，第四现象信息元组-SYZ3＝0，并初始化优化次数i＝0；
(2.5)对相应的优化变量调整后进行变压器电磁计算：
优化次数i＝0时，即首次优化，根据上述步骤(2.4)中第一现象信息元组-SYZ0的数字代码对应的调整方法对相应的优化变量做出调整；
当优化次数i＞0时，根据步骤(2.7)中第一现象信息元组-SYZ0的数字代码对应的调整方法对优化变量做出调整；
然后调用Microsoft Visua1 C++计算机软件编写的变压器电磁计算程序，并利用计算数据库中的数据进行变压器电磁计算，得到第i次优化的性能指标包括：短路损耗值、空载损耗值、阻抗电压值、空载电流值、高压温升值、低压温升值以及总成本；
(2.6)更新现象信息元组-SYZ的数字代码及当前最优方案表：
A)根据步骤(2.5)中第i次优化调整后的电磁计算结果，当性能指标全部合格时SYZ1＝1，否则SYZ1＝0；
B)根据步骤(2.5)中第i次优化调整后的电磁计算结果，当总成本降低时SYZ2＝1，否则SYZ2＝0；
C)当SYZ1＝1且SYZ2＝1，则SYZ3＝1并更新当前最优方案表，否则SYZ3＝0，不更新当前最优方案表；
(2.7)确定结论信息元组-YYZ的数字代码并更新优化次数i的值：
根据步骤(2.6)中四个现象信息元组-SYZ的数字代码，查知识库得到结论信息元组-YYZ的数字代码，并根据结论信息元组-YYZ的数字代码更新第一现象信息元组-SYZ0的数字代码，更新原则如下：
当YYZ＝0100时，SYZ0＝0100，表示第i+1次优化调整为上述调整方法①，
当YYZ＝0200时，SYZ0＝0200，表示第i+1次优化调整为上述调整方法②，
当YYZ＝0010时，SYZ0＝0010，表示第i+1次优化调整为上述调整方法③，
当YYZ＝0020时，SYZ0＝0020，表示第i+1次优化调整为上述调整方法④，
当YYZ＝0001时，SYZ0＝0001，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑤，
当YYZ＝0002时，SYZ0＝0002，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑥，
当YYZ＝1100时，SYZ0＝1100，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑦，
当YYZ＝1200时，SYZ0＝1200，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑧，
当YYZ＝1010时，SYZ0＝1010，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑨，
当YYZ＝1020时，SYZ0＝1020，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑩，
当YYZ＝1001时，SYZ0＝1001，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
当YYZ＝1002时，SYZ0＝1002，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
同时将优化次数i的值加1；
(2.8)判断当前初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否结束：
查知识库判断当前初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否结束，当结束时，将当前最优方案表中的设计方案与最终最优方案表中的设计方案进行比较，将更优方案存入最终最优方案表中并执行步骤(2.9)；当未结束时，则跳转至步骤(2.5)；
(2.9)判断待选初始方案数据库中每一个初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否全部结束：
判断上述步骤(2.3)待选初始方案数据库中每一种铁心直径和低压线圈匝数组合下的变压器电磁优化设计是否全部完成；当未完成时，则进行下一组铁心直径和低压线圈匝数组合下的变压器电磁优化设计，将待选初始方案数据库中下一组铁心直径和低压线圈匝数组合下合格的设计方案存入当前最优方案表中，并跳转至步骤(2.4)；当完成时，则在人机交互界面上输出最终最优方案表中的优化结果并结束。
将本实施例的基于专家系统的变压器电磁优化设计结果和现有手工变压器电磁优化设计结果相比较，如表5所示
表5.不同优化设计方法结果对比

Claims (3)

1.基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，其特征在于步骤如下：
第一步，建立变压器电磁优化设计的专家系统：
(1.1)确定变压器电磁优化设计的目标函数和优化变量：
通过查阅变压器电磁设计资料和研究已有变压器电磁设计方案，确定变压器电磁优化设计的专家系统以总成本FF最小为变压器电磁优化设计的目标函数；以铁心直径D、低压线圈匝数W2、低压扁导线厚a2、低压扁导线宽b2、低压扁导线截面积s2、高压扁导线厚a1、高压扁导线宽b1和高压扁导线截面积s1为优化变量；
(1.2)建立专家系统的各组成部分：
专家系统的组成包括人机交互界面、初始方案数据库、待选初始方案数据库、计算数据库、最优方案数据库、知识库和推理机；
其中，人机交互界面由Microsoft Visua1 C++计算机软件编写，作为供用户与计算机交流的一个平台；
初始方案数据库中存放已有的合格变压器设计方案；
待选初始方案数据库中存放待选定的合格变压器设计方案；
计算数据库中存放变压器电磁计算过程中所需的数据，包括扁线线规表、硅钢片性能表和铁心尺寸表；
最优方案数据库中存放最优变压器设计方案，包括当前最优方案表和最终最优方案表；
知识库中存放基于高低压线圈优化调整的如下规则：
当铁心直径和低压线圈匝数一定时，由阻抗电压uk、负载损耗ps、空载损耗p0与高低压导线的厚、宽、截面积的关系得到高低压线规的6个优化变量的以下12种调整方法：
低压线圈调整方法有以下6种：
①低压线规a2增加、b2减小，且s2变化最小，
②低压线规a2减小、b2增加，且s2变化最小，
③低压线规a2增加，s2减小，且b2变化最小，
④低压线规a2减小，s2增加，且b2变化最小，
⑤低压线规a2减小，b2减小，且s2变化最小，
⑥低压线规a2增加，b2增加，且s2变化最小，
高压线圈调整方法有以下6种：
⑦高压线规a1增加、b1减小，且s1变化最小，
⑧高压线规a1减小、b1增加，且s1变化最小，
⑨高压线规a1增加，s1减小，且b1变化最小，
⑩高压线规a1减小，s1增加，且b1变化最小，
高压线规a1减小，b1减小，且s1变化最小，
高压线规a1增加，b1增加，且s1变化最小，
其中，低压线圈调整方法①和高压线圈调整方法⑦是阻抗电压uk增大方向的调整方法；低压线圈调整方法②和高压线圈调整方法⑧是阻抗电压uk减小方向的调整方法；低压线圈调整方法③和高压线圈调整方法⑨是负载损耗ps增大方向的调整方法；低压线圈调整方法④和高压线圈调整方法⑩是负载损耗ps减小方向的调整方法；低压线圈调整方法⑤和高压线圈调整方法是空载损耗p0增大方向的调整方法；低压线圈调整方法⑥和高压线圈调整方法是空载损耗p0减小方向的调整方法；
这些规则用对应的现象信息和结论信息中的数字代码表示，其中，知识库中的现象信息包含用不同的数字代码表示的四个现象信息元组-SYZ，具体是：第一现象信息元组-SYZ0用四位数字代码表示、第二现象信息元组-SYZ1用一位数字代码表示、第三现象信息元组-SYZ2用一位数字代码表示和第四现象信息元组-SYZ3用一位数字代码表示，知识库中的结论信息为一个结论信息元组-YYZ，用四位数字代码表示；
推理机为Microsoft Visua1 C++计算机软件编写的，用来完成推理、查询和优化调整工作的计算机程序；
以上各个数据库和知识库用Access数据库软件中表的形式组织，通过SQL语言与其他程序交互，至此完成了变压器电磁优化设计专家系统的建立；
第二步，变压器电磁优化设计专家系统的应用：
首先确定在具体的设计要求下的铁心直径和低压线圈匝数的所有组合，以每种直径和低压线圈匝数组合下的一套合格初始方案为基础分别进行低和高压线圈的优化操作，得到每种铁心直径和低压线圈匝数组合下的最优设计方案，并对所有铁心直径和低压线圈匝数组合下的最优设计方案进行比较，得出最终最优方案；
具体步骤如下：
(2.1)提出设计要求：
用户通过Microsoft Visua1 C++计算机软件编写的人机交互界面向计算机输入变压器设计要求，包括额定容量SN，电压等级U1N，以及对应的各项性能指标，包括短路损耗额定值PSN、空载损耗额定值P0N、阻抗电压额定值UKN、空载电流额定值I0N、高压温升额定值τ1N、低压温升额定值τ2N和高低压温升差最大值τ12max；
(2.2)确定所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合：
根据上述步骤(2.1)中给定的额定容量SN确定铁心直径的范围，由铁心直径范围和磁通密度的范围确定低压线圈匝数的范围，进而通过调用Microsoft Visua1 C++计算机软件编写的计算程序得到所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合，将结果存入一个n*2的二维数组中，n为所有符合条件的铁心直径和低压线圈匝数组合的个数；
(2.3)确定初始方案：
从初始方案数据库中为上述步骤(2.2)中确定的每一种铁心直径和低压线圈匝数组合选出一套合格设计方案存入待选初始方案数据库中，并从待选初始方案数据库中任选一套设计方案分别存入最优方案数据库中的当前最优方案表和最终最优方案表；
(2.4)初始化四个现象信息元组-SYZ和优化次数i：
对四个现象信息元组-SYZ进行初始化：第一现象信息元组-SYZ0＝0100，第二现象信息元组-SYZ1＝0，第三现象信息元组-SYZ2＝0，第四现象信息元组-SYZ3＝0，并初始化优化次数i＝0；
(2.5)对相应的优化变量调整后进行变压器电磁计算：
优化次数i＝0时，即首次优化，根据上述步骤(2.4)中第一现象信息元组-SYZ0的数字代码对应的调整方法对相应的优化变量做出调整；
当优化次数i＞0时，根据步骤(2.7)中第一现象信息元组-SYZ0的数字代码对应的调整方法对优化变量做出调整；
然后调用Microsoft Visua1 C++计算机软件编写的变压器电磁计算程序，并利用计算数据库中的数据进行变压器电磁计算，得到第i次优化的性能指标包括：短路损耗值、空载损耗值、阻抗电压值、空载电流值、高压温升值、低压温升值以及总成本；
(2.6)更新现象信息元组-SYZ的数字代码及当前最优方案表：
A)根据步骤(2.5)中第i次优化调整后的电磁计算结果，当性能指标全部合格时SYZ1＝1，否则SYZ1＝0；
B)根据步骤(2.5)中第i次优化调整后的电磁计算结果，当总成本降低时SYZ2＝1，否则SYZ2＝0；
C)当SYZ1＝1且SYZ2＝1，则SYZ3＝1并更新当前最优方案表，否则SYZ3＝0，不更新当前最优方案表；
(2.7)确定结论信息元组-YYZ的数字代码并更新优化次数i的值：
根据步骤(2.6)中四个现象信息元组-SYZ的数字代码，查知识库得到结论信息元组-YYZ的数字代码，并根据结论信息元组-YYZ的数字代码更新第一现象信息元组-SYZ0的数字代码，更新原则如下：
当YYZ＝0100时，SYZ0＝0100，表示第i+1次优化调整为上述调整方法①，
当YYZ＝0200时，SYZ0＝0200，表示第i+1次优化调整为上述调整方法②，
当YYZ＝0010时，SYZ0＝0010，表示第i+1次优化调整为上述调整方法③，
当YYZ＝0020时，SYZ0＝0020，表示第i+1次优化调整为上述调整方法④，
当YYZ＝0001时，SYZ0＝0001，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑤，
当YYZ＝0002时，SYZ0＝0002，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑥，
当YYZ＝1100时，SYZ0＝1100，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑦，
当YYZ＝1200时，SYZ0＝1200，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑧，
当YYZ＝1010时，SYZ0＝1010，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑨，
当YYZ＝1020时，SYZ0＝1020，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑩，
当YYZ＝1001时，SYZ0＝1001，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
当YYZ＝1002时，SYZ0＝1002，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
同时将优化次数i的值加1；
(2.8)判断当前初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否结束：
查知识库判断当前初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否结束，当结束时，将当前最优方案表中的设计方案与最终最优方案表中的设计方案进行比较，将更优方案存入最终最优方案表中并执行步骤(2.9)；当未结束时，则跳转至步骤(2.5)；
(2.9)判断待选初始方案数据库中每一个初始方案基础上的变压器电磁优化设计是否全部结束：
判断上述步骤(2.3)待选初始方案数据库中每一种铁心直径和低压线圈匝数组合下的变压器电磁优化设计是否全部完成；当未完成时，则进行下一组铁心直径和低压线圈匝数组合下的变压器电磁优化设计，将待选初始方案数据库中下一组铁心直径和低压线圈匝数组合下合格的设计方案存入当前最优方案表中，并跳转至步骤(2.4)；当完成时，则在人机交互界面上输出最终最优方案表中的优化结果并结束；
上述12种调整方法的应用流程为：
首先进行低压线圈的优化，即通过调用低压线圈的6种调整方法，依次完成阻抗电压uk、负载损耗ps和空载损耗p0的优化调整，具体步骤如下：
第1种调整方法：阻抗电压uk的调整：首次进行阻抗电压uk增大方向的调整，当此次调整uk的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续uk增大方向的调整，直到沿uk增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向负载损耗ps的调整，
第2种调整方法：当上述首次调整uk的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行阻抗电压uk减小方向的调整，直到沿uk减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向负载损耗ps的调整；
第3种调整方法：负载损耗ps的调整：首次进行负载损耗ps增大方向的调整，当此次调整ps的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续ps增大方向的调整，直到沿ps增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向空载损耗p0的调整；
第4种调整方法：当上述首次调整ps的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行负载损耗ps减小方向的调整，直到沿ps减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向空载损耗p0的调整；
第5种调整方法：空载损耗p0的调整：首次进行空载损耗p0增大方向的调整，当此次调整p0的方向正确，即调整后的结果是方案不但合格而且更优，则继续p0增大方向的调整，直到沿p0增大方向调整后的方案不合格或不更优时，转向高压线圈的优化调整；
第6种调整方法：当上述首次调整p0的方向不正确，即调整后的方案不合格或不更优时，进行空载损耗p0减小方向的调整，直到沿p0减小方向调整后的方案不合格或不更优时，转向高压线圈的优化调整；
再进行高压线圈的优化调整，通过调用高压线圈的6种调整方法，依次完成对阻抗电压uk、负载损耗ps和空载损耗p0的优化调整，高压线圈的优化流程与上述低压线圈的优化调整的具体步骤完全相同；
上述第一现象信息元组-SYZ0用四位数字代码表示，含义如下：
当SYZ0＝0100时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法①，
当SYZ0＝0200时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法②，
当SYZ0＝0010时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法③，
当SYZ0＝0020时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法④，
当SYZ0＝0001时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑤，
当SYZ0＝0002时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑥，
当SYZ0＝1100时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑦，
当SYZ0＝1200时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑧，
当SYZ0＝1010时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑨，
当SYZ0＝1020时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法⑩，
当SYZ0＝1001时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法
当SYZ0＝1002时，表示第i次优化调整操作为上述调整方法
2.根据权利要求1所述基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，其特征在于：所述知识库中的结论信息为一个结论信息元组-YYZ，用四位数字代码表示，含义如下：
当YYZ＝0100时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法①，
当YYZ＝0200时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法②，
当YYZ＝0010时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法③，
当YYZ＝0020时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法④，
当YYZ＝0001时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑤，
当YYZ＝0002时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑥，
当YYZ＝1100时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑦，
当YYZ＝1200时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑧，
当YYZ＝1010时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑨，
当YYZ＝1020时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法⑩，
当YYZ＝1001时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
当YYZ＝1002时，表示第i+1次优化调整为上述调整方法
3.根据权利要求1所述基于专家系统的变压器电磁优化设计方法，其特征在于：所述现象信息元组和所述结论信息元组的对应关系如下:
情况一：当第i次优化调整后，当第四现象信息元组-SYZ3＝1，说明第i次优化调整方法正确，则第i次优化调整后结论信息元组-YYZ保持和第i-1次优化调整后结论信息元组-YYZ的数字代码一致，同时说明第i+1次优化调整方法应该与第i次优化调整方法相同；
情况二：当第i次优化调整后，当第四现象信息元组-SYZ3＝0，说明第i次优化调整方法不正确，此时第i次优化调整后结论信息元组-YYZ的数字代码由第i-1次优化调整后第一现象信息元组-SYZ0的数字代码和第i-1次优化调整后第四现象信息元组-SYZ3的数字代码共同决定。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108039271B (zh) * 2017-10-20 2020-03-17 北京首钢股份有限公司 一种优化ei变压器材料的方法
CN109977549B (zh) * 2019-03-27 2021-10-22 成都安世亚太科技有限公司 一种新型的变压整流器热分析模型处理方法
CN111326335B (zh) * 2020-03-06 2021-10-08 海南金盘智能科技股份有限公司 一种变压器双绕组电磁方案的确定方法及装置
CN113204586A (zh) * 2021-04-29 2021-08-03 西安热工研究院有限公司 基于Excel报表的变压器电磁计算方法、系统、介质及设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104779047A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 浙江永固输配电设备有限公司 一种非晶合金变压器的电磁设计方法
CN105205251A (zh) * 2015-09-18 2015-12-30 河北工业大学 一种变压器电磁设计方案的评估方法
CN105243232A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 国家电网公司 将场分析集成到电网络求解的电磁暂态仿真方法及系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7830512B2 (en) * 2008-03-14 2010-11-09 J.A. Woollam Co., Inc. System and method for controlling intensity of a beam of electromagnetic radiation in ellipsometers and polarimeters

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104779047A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 浙江永固输配电设备有限公司 一种非晶合金变压器的电磁设计方法
CN105205251A (zh) * 2015-09-18 2015-12-30 河北工业大学 一种变压器电磁设计方案的评估方法
CN105243232A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 国家电网公司 将场分析集成到电网络求解的电磁暂态仿真方法及系统

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