CN114756809A - 超导电缆本体结构的快速优化方法 - Google Patents

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CN114756809A CN202210369373.0A CN202210369373A CN114756809A CN 114756809 A CN114756809 A CN 114756809A CN 202210369373 A CN202210369373 A CN 202210369373A CN 114756809 A CN114756809 A CN 114756809A
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曹俊平
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沈建良
周宇通
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Abstract

本发明公开了一种超导电缆本体结构的快速优化方法，涉及高电压与绝缘技术领域，用于解决现有需人工对电缆进行设计，耗时耗力的问题。本发明的方法包括：接收冷绝缘高温超导电缆的性能参数和结构参数；根据所述性能和结构参数，计算超导电缆本体结构参数的约束条件；根据所述性能和结构参数，计算导体层和屏蔽层的电流分布；根据所述电流分布计算结果、预设导体层和屏蔽层的均流原则及所述约束条件，通过粒子群算法计算所述超导电缆本体结构参数最优解。本发明通过粒子群算法完成对冷绝缘高温超导电缆本体结构参数的快速优化，无需人工参与优化设计。

Description

超导电缆本体结构的快速优化方法
技术领域
本发明涉及高电压与绝缘技术领域，尤其涉及一种超导电缆本体结构的快速优化方法。
背景技术
超导输电可以降低输送电压、简化电网结构，提高整体能效，是新型电力系统的组成部分之一，将为电网实现“3060”目标发挥重要作用。一条10kV的超导电缆的能量运输能力相当于一条110kV的传统电缆，而一条110kV的超导电缆的能量运输力相当于一条380kV的传统电缆。所以，设计出中高压的高温超导电缆具有重大现实意义。
高温超导电缆分为常温绝缘高温超导电缆和冷绝缘高温超导电缆。目前国内外投入实际运行的超导电缆示范项目通常以冷绝缘结构进行人工设计，设计高温超导电缆需要从本体结构入手，对结构参数进行合理的取值；常用的超导电缆结构形式有三种：由三根独立的导体构成的三相独立和三相一体的高温超导电缆以及三相导体共用一根骨架的三相同轴形式高温超导电缆，三相同轴形式也可以看作等效电路更复杂的独立导体结构。因此，不同形式的超导电缆都可以单相导体为基础进行设计。对于设计者来说，高温超导电缆的设计较为复杂，人工设计耗时耗力，亟需一种可以自动对高温超导电缆本体结构快速优化的方法。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明提供一种超导电缆本体结构的快速优化方法，其基于粒子算法，以快速有效地计算出冷绝缘高温超导电缆本体结构的优化参数。
为此，本发明采用以下技术方案实现：
一种超导电缆本体结构的快速优化方法，包括以下步骤：
接收冷绝缘高温超导电缆的性能参数和结构参数；
根据所述性能参数和结构参数，计算超导电缆本体结构参数的约束条件；
根据所述性能参数和结构参数，计算导体层和屏蔽层的电流分布；
根据所述电流分布计算结果、预设导体层和屏蔽层的均流原则及所述约束条件，通过粒子群算法计算所述超导电缆本体结构参数最优解。
具体地，所述性能参数包括电压等级、额定电流、短路电流及短路时间、热稳定系数、超导带材临界电流；所述结构参数包括超导电缆长度、超导电缆宽度、超导带材厚度、导体层和屏蔽层层数、内外半导电层厚度。
进一步地，根据所述性能和结构参数，计算超导电缆本体结构参数的约束条件，包括计算铜芯骨架半径约束范围、导体层和屏蔽层的超导带材根数及绝缘层厚度。
进一步地，计算铜芯骨架半径约束范围，包括：计算短路热稳定要求的铜芯骨架的最小截面积Smin，满足公式：
Figure BDA0003587395330000021
其中，Iw为稳态短路电流有效值；t为在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用时间；C为铜的热稳定系数；根据所述铜芯骨架的最小截面积计算最小半径rmin，满足公式：
Figure BDA0003587395330000022
计算导体层和屏蔽层的超导带材根数，包括：计算带材总根数N，满足公式：
Figure BDA0003587395330000023
其中，IN为导体层单层的电流值，Ic为每根带材自场下的平均临界电流，k1为由磁场引起的带材临界电流退化系数，k2为由带材应变引起的临界电流退化系数，k3为由带材的热循环引起的临界电流的退化率，k4为安全系数，rcu为铜芯骨架半径，d为带材宽度，θn为第n层带材的绕制角度，所述骨架半径rcu满足公式：
Figure BDA0003587395330000031
计算导体层和屏蔽层每层带材根数N/n、N/m，其中，n、
Figure BDA0003587395330000032
n、m分别为导体层层数、屏蔽层层数；
计算绝缘层厚度，包括：按局部放电电压计算局部放电下的径向绝缘厚度hpd，满足公式：
Figure BDA0003587395330000033
其中，Updm为局部放电电压下系统最高工作电压，Epdm为最小局部放电初始电场强度，roc为导体层外半径，K1为局部放电电压老化系数，K2为温度系数，K3为裕度系数；按工频耐受电压计算平均工频击穿场强下绝缘厚度hac，满足公式：
Figure BDA0003587395330000034
Figure BDA0003587395330000035
其中，Eac为符合韦伯分布工频击穿电压最低值，K4为工频电压老化系数，Umax为系统最高工作电压；按雷电冲击电压计算绝缘厚度himv，满足公式：
Figure BDA0003587395330000036
其中Uimv为系统冲击电压水平，Eimv为液氮温度下PPLP(聚丙烯复合纤维纸)最小冲击击穿强度，K5为冲击电压老化系数。
进一步地，计算绝缘层厚度，还包括：
比较按局部放电电压、按工频耐受电压、按雷电冲击电压计算得到的绝缘层厚度值大小，即比较hpd、hac和himv的大小，取最大值作为绝缘层厚度计算结果。
进一步地，根据所述性能和结构参数，计算导体层和屏蔽层的电流分布，包括以下步骤：
根据绕制角度θi和绕制螺距PLi的关系，
Figure BDA0003587395330000037
计算第i层自感Li，以及i层和j层的互感Mij，满足公式：
Figure BDA0003587395330000041
Figure BDA0003587395330000042
其中，i和j为导体层与屏蔽层层数序号，μ0为真空磁导率，D为屏蔽层的最外层半径，ri和rj为第i层和第j层半径，ai和aj为绕制方向；
根据自感和互感计算结果得到电感矩阵参数，代入电感矩阵计算得到电流分布结果。
进一步地，所述电感矩阵为根据角频率w的正弦电流激励及导体层和屏蔽层的等效电路模型建立的矩阵方程，所述电感矩阵方程为：
Figure BDA0003587395330000043
其中n、m为导体层和屏蔽层层数。
进一步地，所述粒子群算法的优化目标函数满足公式：
Figure BDA0003587395330000044
Figure BDA0003587395330000045
其中，优化变量X满足：X＝[rcu,θ1,θ2…,θn,…,θn+n]。
进一步地，通过粒子群算法计算所述超导电缆本体结构参数最优解，包括以下步骤：
计算所述优化目标函数最小值，得到最优铜芯骨架半径及最优导体层和屏蔽层的绕制角度；
根据所述最优铜芯骨架半径及最优导体层和屏蔽层的绕制角度得到所述超导电缆本体结构参数最优解。
为了减小超导电缆轴向磁场，所述导体层和屏蔽层的层数选用偶数层。
相比现有技术，本发明具有的有益效果在于：
本发明通过粒子群算法完成对冷绝缘高温超导电缆本体结构参数的快速优化，无需人工参与优化设计，计算效率高，结果准确且适应性强，可以准确地得到高温超导电缆本体结构的各个参数。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中超导电缆本体结构的快速优化方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式中等效电路模型示意图；
图3是本发明具体实施方式中简化等效电路模示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。
本实施例提供一种超导电缆本体结构的快速优化方法，旨在根据电缆的性能参数和结构参数，通过粒子算法快速，准确地计算出超导电缆本体结构参数最优解。
单相冷绝缘高温超导电缆结构从内到外依次为铜芯、导体层、绝缘层和屏蔽层，因此本实施例主要是对该四层结构进行的参数优化。
为了便于对计算过程进行解释和说明，本实施例将结合1km长度，110kV/3kA冷绝缘高温超导电缆结构参数的优化过程对本发明的方法进行阐述。
本实施例选用粒子算法的原因在于：粒子群算法是一种高效的并行搜索算法且保留了基于种群的全局搜索策略，操作模型比较简单，避免了复杂的遗传操作。粒子群算法是成熟的优化算法，本实施例不对粒子群算法的原理进行过多赘述。
请参照图1所示，一种超导电缆本体结构的快速优化方法，包括以下步骤：
S1、接收冷绝缘高温超导电缆的性能参数和结构参数；
上述的性能参数包括电压等级、额定电流、短路电流及短路时间、热稳定系数、超导带材临界电流；结构参数包括超导电缆长度、超导电缆宽度、超导带材厚度、导体层和屏蔽层层数、内外半导电层厚度。
以1km长度，110kV/3kA冷绝缘高温超导电缆为例，超导电缆带材选择YBCO带材，超导带材宽度为4mm，厚度为0.25mm；短路电流为25kA，短路电流作用时间1s；热稳定系数64.5；超导带材临界电流107A@77k(即液氮温度77K，超导带材临界电流107A)；当然，超导带材临界电流可以根据实际使用的超导带材设置，导体层层数为4层和屏蔽层层数为2层。
S2、根据所述性能参数和结构参数，计算超导电缆本体结构参数的约束条件；
S2的约束条件需要计算铜芯骨架半径约束范围、导体层和屏蔽层的超导带材根数及绝缘层厚度。
具体地，计算短路热稳定要求的铜芯骨架的最小截面积Smin，单位为mm2，满足公式：
Figure BDA0003587395330000061
其中，Iw为稳态短路电流有效值，单位为A；t为在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用时间，单位为s；C为铜的热稳定系数。根据圆面积公式，可以得到铜芯骨架最小半径
Figure BDA0003587395330000062
根据S1中的数据计算得到rmin为11.1mm。
超导电缆的通流能力与带材总根数成正比关系，当确定电缆额定电流与导体层层数后，各层的带材根数就可以确定。由于带材紧密螺旋绕制在铜芯骨架上，铜芯骨架的半径设计需满足能够排下相应层所需的带材数量及带材能够合理排布。在绕制电缆时，为使超导电缆导体层电流均流分布，需要将各层超导带材按照一定的绕制角缠绕在铜芯骨架上；同时，还要考虑超导带材不因扭绞而损伤，绕制角范围一般为10°～50°。
计算带材总根数N，满足公式：
Figure BDA0003587395330000071
其中，IN为导体层单层的电流值(A)，Ic为每根带材自场下的平均临界电流(A)，k1为由磁场引起的带材临界电流退化系数，k2为由带材应变引起的临界电流退化系数，k3为由带材的热循环引起的临界电流的退化率，k4为安全系数，rcu为铜芯骨架半径径，d为带材宽度，θn为第n层带材的绕制角度。
根据公式
Figure BDA0003587395330000072
可以计算出导体层所需带材的总根数为N＝4*750/0.8/0.8/0.88/0.88/107，约等于56，其中，IN＝750即本实施例举例的110kV/3kA冷绝缘高温超导电缆分成四层后每层电流值，k1、k2、k3、k4的系数可以根据经验和需求进行设定，本实施例取值为0.8、0.8、0.88、0.88，由导体层层数n＝4，可以得到导体层每层带材根数
Figure BDA0003587395330000073
由于相邻层与层之间带材绕制半径差别很小(仅为带材厚度)，可以近似认为每层带材绕制的半径都为铜芯骨架半径。骨架半径rcu满足公式：
Figure BDA0003587395330000074
Figure BDA0003587395330000075
考虑到带材的临界拉伸应变范围，带材考虑到带材的临界拉伸应变范围，则带材绕制角度θi∈(10°，50°)，因此，rcu的范围为：
Figure BDA0003587395330000076
在本实施例下即(9.05mm，13.86mm)。其中rcu的最小值
Figure BDA0003587395330000077
与rmin进行比较，取较大者为rcu的下界，由于本实施例中rmin＝11.1mm，因此，rcu的最终范围为(11.1mm，13.86mm)。同时保证
Figure BDA0003587395330000081
大于rmin，所以导体层层数n需要满足公式要求：
Figure BDA0003587395330000082
聚丙烯复合纤维纸(PPLP)因其在液氮温度下具有优异的电气性能和机械性能，造价相对于其他绝缘材料也比较合理，在冷绝缘高温超导电缆中得到了广泛的使用，通常将其作为电缆主绝缘材料使用。目前超导电缆绝缘层设计标准，都是根据高温超导电缆绝缘设计需满足局部放电电压、工频耐受电压和雷电冲击电压三部分的要求，然后选择最大值作为绝缘的厚度，因此本实施例需要计算这三部分绝缘厚度，并取最大值作为计算结果。
具体地，计算绝缘层厚度，包括：按局部放电电压计算局部放电下的径向绝缘厚度hpd，满足公式：
Figure BDA0003587395330000083
其中，Updm为局部放电电压下系统最高工作电压(Kv)，Epdm为最小局部放电初始电场强度，对于PPLP在液氮温度下局部放电起始场强为15～24kV/mm，考虑安全裕度的情况下，PPLP的Epdm可以取10～15kV/mm，roc为导体层外半径(mm)，K1为局部放电电压老化系数，本实施例中取值为2.3～4，K2为温度系数，液氮温度下可不考虑温度系数的影响，则K2取1，K3为裕度系数，本实施例中取值为1.1；按工频耐受电压计算平均工频击穿场强下绝缘厚度hac，满足公式：
Figure BDA0003587395330000084
Figure BDA0003587395330000085
其中，Eac为符合韦伯分布工频击穿电压最低值，K4为工频电压老化系数，本实施例中取值为2.3～4，Umax为系统最高工作电压(Kv)；按雷电冲击电压计算绝缘厚度himv，满足公式：
Figure BDA0003587395330000086
其中Uimv为系统冲击电压水平(Kv)，Eimv为液氮温度下PPLP最小冲击击穿强度(Kv/mm)，K5为冲击电压老化系数，本实施例中取值为1.25。
需要说明的是，上述的取值可以根据实际情况进行更改，本实施例所描述的取值仅仅是示例性的。
对于屏蔽层的超导带材层数选择和绕制，和导体层类似，只需将上述公式中的n替换为屏蔽层层数m进行计算，此处不再赘述。本实施例中对于屏蔽层层数为2的计算结果：为两层各30根带材。
S3、根据所述性能和结构参数，计算导体层和屏蔽层的电流分布；
本实施例中，导体层有4层，屏蔽层有2层，一共6层，因超导电缆正常运行时铜芯骨架和铜导体层中流过的电流极小，为了简化计算，可以忽略这两部分的电流，4层导体层和2层屏蔽层的冷绝缘高温电缆等效电路模型请参照图2所示。
图2中，Ri为第i层等效电阻，Li为第i层自感，Mij为第i层和第j层之间的互感，i1…in为导体层各层电流，in+1…in+m为屏蔽层各层电流。从图2可以看到，导体层和屏蔽层的每一层都是由串联的电阻和电感组成，层与层之间均存在互感。在实际运行情况下，冷绝缘高温超导电缆电感(自感和互感)的数量级要远高于接头电阻的数量级，所以各层的电流分布主要靠电感来决定。为了进一步简化计算，可忽略每一层的接头电阻，n层导体层和m层屏蔽层的冷绝缘高温电缆简化等效电路模型如图3所示。为了减小运行损耗，在设计时需要遵循均流原则，即使超导电缆上超导带材电流均匀分布，即调整带材的绕制角度以使每层的电感相同。
超导电缆的导体层和屏蔽层层数不宜过多。工程中通常设计为偶数层数，一般为双层或四层。本实施例选用四层导体层和两层屏蔽层，即n＝4，m＝2的情况。考虑到均流原则，可以确定理论下最好的各层均流值如下：
I1＝I2＝…＝In＝Ic/n；
Figure BDA0003587395330000091
即导体层和屏蔽层电流和为0：I1+I2+…+In+In+1+In+2+…+In+m＝0。
在角频率为w的正弦电流激励下，依据图3的简化等效电路模型，建立以下电感矩阵方程为：
Figure BDA0003587395330000101
即：
Figure BDA0003587395330000102
从上述矩阵公式中可看出，只需求得电感矩阵参数，再代入上述的电感矩阵方程就可以得到各层的电流分布情况。电磁参数设计在超导电缆电流分布计算时，等效电路的自感和互感大小起到决定性的影响。
各导体层、屏蔽层自感和各层间的互感计算公式如下：
Figure BDA0003587395330000103
其中，i和j分别为导体层、屏蔽层层数序号，μ0为真空磁导率，其值为4π×10-7H/m，D为屏蔽层的最外层半径(mm)，ri和rj为第i层导体层、第j层屏蔽层半径(mm)，ai和aj分别为导体层、屏蔽层的绕制方向，通过1或者-1表示相反的两个方向。
冷绝缘高温超导电缆的导体层是由高温超导带材以螺旋形式绕制而成的，根据绕制角度θi和绕制螺距PLi的关系，
Figure BDA0003587395330000104
代入上述公式可得：
Figure BDA0003587395330000105
S4、根据所述电流分布计算结果、预设导体层和屏蔽层的均流原则及所述约束条件，通过粒子群算法计算所述超导电缆本体结构参数最优解。
为了减小超导电缆轴向磁场，超导电缆导体层、屏蔽层选用偶数层，且保证导体层和屏蔽层分别的绕向系数之和均为零。基于这个原则，本实施例选用四层导体层和两层屏蔽层，即n＝4，m＝2的情况，绕制方向有原先的64种变为以下12种，具体参数如表1.1所示：
表1.1超导电缆绕制方向的组合表
Figure BDA0003587395330000111
由自感公式可知，自感大小与绕制方向无关。由互感公式可知，互感大小于第i层和第j层方向乘积有关，若乘积大小不变，则互感大小不变。表1.1每两种为一组，如1，2种组合的方向每同一层的方向均相反，所以乘积大小不变，计算出的互感大小不变。所以为了减少优化时间，选择第一层为+1的6组进行计算就可，即1，3，5，7，9，11共6种组合方式即可。简化计算后，计算循环次数由64次减少到6次，大大缩短优化时间。简化后的组合方式请参照表1.2所示：
表1.2超导电缆绕制方向的简化组合表
Figure BDA0003587395330000121
综上，根据电感矩阵以及表1.2，在已知导体层和屏蔽层带材的绕制方向a、绕制半径r和绕制角度θ，以及屏蔽层最外层外半径D计算并控制各层的电感值大小，解出各导体层和屏蔽层电流分布情况，进而达到均流设计的目的。
粒子群优化算法中的优化变量X满足：X＝[rcu,θ1,θ2…,θn,…,θn+m]，θi范围为10°～50°；对于导体层和屏蔽层的各层绕制半径，可以根据铜芯骨架半径rcu与内、外半导电层厚度以及超导带材厚度的关系逐一得到。对于绕制方向a，只需要针对表1.2的6种组会方式进行循环，最终比较目标函数值，取最小的为最优。目标函数满足公式：
Figure BDA0003587395330000122
粒子的优化目标函数值指粒子群算法的适应度，F(X)设置为导体层和屏蔽层各层电流与理论上均流值的差值的平方和的总和。通过寻找到最小值，即更接近于理论上地电流均匀分布于每层地情况，达到有效的均流优化效果。
S4中通过粒子群算法计算所述超导电缆本体结构参数最优解，包括以下步骤：
计算所述优化目标函数最小值，得到最优铜芯骨架半径及最优导体层和屏蔽层的绕制角度；
根据所述最优铜芯骨架半径及最优导体层和屏蔽层的绕制角度得到所述超导电缆本体结构参数最优解。
根据本实施例所举例性能和结构参数，通过计算优化目标函数最小值，并根据得到最优铜芯骨架半径及最优导体层和屏蔽层的绕制角度，通过本实施例所描述的相关公式，可以得到表1.3的结构参数最优解。
表1.3结构参数最优解
Figure BDA0003587395330000131
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，包括：
接收冷绝缘高温超导电缆的性能参数和结构参数；
根据所述性能参数和结构参数，计算超导电缆本体结构参数的约束条件；
根据所述性能参数和结构参数，计算导体层和屏蔽层的电流分布；
根据所述电流分布计算结果、预设导体层和屏蔽层的均流原则及所述约束条件，通过粒子群算法计算所述超导电缆本体结构参数最优解。
2.如权利要求1所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，所述性能参数包括电压等级、额定电流、短路电流及短路时间、热稳定系数和超导带材临界电流；所述结构参数包括超导电缆长度、超导电缆宽度、超导带材厚度、导体层和屏蔽层层数和内外半导电层厚度。
3.如权利要求2所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，根据所述性能参数和结构参数，计算超导电缆本体结构参数的约束条件，包括计算铜芯骨架半径约束范围、导体层和屏蔽层的超导带材根数及绝缘层厚度。
4.如权利要求3所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，计算铜芯骨架半径约束范围，包括：计算短路热稳定要求的铜芯骨架的最小截面积Smin，满足公式：
Figure FDA0003587395320000011
其中，Iw为稳态短路电流有效值；t为在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用时间；C为铜的热稳定系数；根据所述铜芯骨架的最小截面积计算最小半径rmin，满足公式：
Figure FDA0003587395320000012
计算导体层和屏蔽层的超导带材根数，包括：计算带材总根数N，满足公式：
Figure FDA0003587395320000021
其中，IN为导体层单层的电流值，Ic为每根带材自场下的平均临界电流，k1为由磁场引起的带材临界电流退化系数，k2为由带材应变引起的临界电流退化系数，k3为由带材的热循环引起的临界电流的退化率，k4为安全系数，rcu为铜芯骨架半径，d为带材宽度，θn为第n层带材的绕制角度，所述骨架半径rcu满足公式：
Figure FDA0003587395320000022
计算导体层和屏蔽层每层带材根数N/n、N/m，其中，
Figure FDA0003587395320000023
n、m分别为导体层层数、屏蔽层层数；
计算绝缘层厚度，包括：按局部放电电压计算局部放电下的径向绝缘厚度hpd，满足公式：
Figure FDA0003587395320000024
其中，Updm为局部放电电压下系统最高工作电压，Epdm为最小局部放电初始电场强度，roc为导体层外半径，K1为局部放电电压老化系数，K2为温度系数，K3为裕度系数；按工频耐受电压计算平均工频击穿场强下绝缘厚度hac，满足公式：
Figure FDA0003587395320000025
Figure FDA0003587395320000026
其中，Eac为符合韦伯分布工频击穿电压最低值，K4为工频电压老化系数，Umax为系统最高工作电压；按雷电冲击电压计算绝缘厚度himv，满足公式：
Figure FDA0003587395320000027
其中Uimv为系统冲击电压水平，Eimv为液氮温度下PPLP最小冲击击穿强度，K5为冲击电压老化系数。
5.如权利要求4所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，计算绝缘层厚度，还包括：
比较hpd、hac和himv的大小，取最大值作为绝缘层厚度计算结果。
6.如权利要求4所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，根据所述性能参数和结构参数，计算导体层和屏蔽层的电流分布，包括以下步骤：
根据绕制角度θi和绕制螺距PLi的关系，
Figure FDA0003587395320000031
计算第i层自感Li，以及i层和j层的互感Mij，满足公式：
Figure FDA0003587395320000032
Figure FDA0003587395320000033
其中，i和j分别为导体层、屏蔽层层数序号，μ0为真空磁导率，D为屏蔽层的最外层半径，ri和rj为第i层导体层、第j层屏蔽层半径，ai和aj分别为导体层、屏蔽层的绕制方向；
根据自感和互感计算结果得到电感矩阵参数，代入电感矩阵计算得到电流分布结果。
7.如权利要求6所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，所述电感矩阵为根据角频率w的正弦电流激励及导体层和屏蔽层的等效电路模型建立的矩阵方程，所述电感矩阵方程为：
Figure FDA0003587395320000034
式中，U表示导体层电压。
8.如权利要求7所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，所述粒子群算法的优化目标函数满足公式：
Figure FDA0003587395320000035
其中，优化变量X满足：X＝[rcu,θ1,θ2…,θn,…,θn+m]。
9.如权利要求8所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，通过粒子群算法计算所述超导电缆本体结构参数最优解，包括以下步骤：
计算所述优化目标函数最小值，得到最优铜芯骨架半径及最优导体层和屏蔽层的绕制角度；
根据所述最优铜芯骨架半径及最优导体层和屏蔽层的绕制角度得到所述超导电缆本体结构参数最优解。
10.如权利要求1所述的超导电缆本体结构的快速优化方法，其特征在于，所述导体层和屏蔽层的层数选用偶数层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115270377A (zh) * 2022-09-26 2022-11-01 浙江华东工程数字技术有限公司 一种基于改进蚁群算法的多电缆最佳路径规划方法
CN115985575A (zh) * 2023-03-16 2023-04-18 江西联创光电超导应用有限公司 一种复合导体封装方法及系统

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