كمينه‌سازي ميدان‌هاي مغناطيسي و الكتريكي ناشي از خطوط انتقال هوايي با استفاده از الگوريتم NSGA-II مبتني بر بهينه سازي چند هدفه

Magnetic and Electric Fields Minimization of Transmission Lines Using NSGA-II Algorithm Based on Multi-Objective Optimization

كاهش ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي به طراحي مطلوب دكل‌هاي فشارقوي و خطوط انتقال وابسته است. در اين راستا پارامترهاي زيادي لازم است به‌عنوان متغير در نظر گرفته شوند. تغيير همزمان اين پارامترها در رسيدن به سطح ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي مناسب، امري لازم است. بر اين اساس ابزارهاي بهينه­سازي به منظور دست‌يابي به موثرترين طراحي مورد استفاده قرار گرفته است. در اين مقاله، بهينه­سازي­ها با توجه به كمينه‌سازي ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي به‌صورت تابعي دو هدفه مستقل با استفاده از روش NSGA-II انجام شده است. ارتفاع هادي فاز و محافظ، فاصله هادي‌هاي فاز از يكديگر، فاصله هادي محافظ از بخش مركزي دكل، فاصله مابين هادي‌ها در باندل، مقدار شكم هادي فاز و محافظ در وسط اسپن، متغيرهايي هستند كه در اين مقاله به انها توجه شده است. در كنار هر يك از اين متغيرها، قيودي در نظر گرفته شده است كه مقدار متغيرها را به لحاظ آرايش فيزيكي، حفاظت الكتريكي و نيروهاي مكانيكي محدود ساخته است. در اين مقاله محاسبات و كمينه‌سازي ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي با استفاده از روش اجزاء محدود توسط نرم‌افزار COMSOL به‌صورت لينك با نرم‌افزار MATLAB انجام شده است. نتايج به‌دست آمده بر اساس الگوريتم ارائه‌شده نشان داده كه ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي به ترتيب 21/7 درصد و 34/1 درصد نسبت به حالت اوليه كاهش يافته است. در نتيجه اين امر، دامنه ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي در فاصله m 1 از سطح زمين كاهش چشم­گيري نسبت به حالت اوليه كسب نموده است.

Reduction of electric and magnetic fields depends on the optimum design of high voltage tower and transmission lines. In this regard, many parameters need to be considered as variables whose simultaneous variations are necessary to obtain appropriate electric and magnetic field levels. Consequently, optimization programs have been used to achieve the most effective design. In this manuscript, optimization with respect to minimization of electric and magnetic fields, has been considered. Optimization process is based on NSGA II method. Phase and Shielding conductors’ height, phase conductors’ distance from each other, Shielding conductor distance from the central part of tower, conductors’ distance in bundle, midspan phase conductor sag and midspan Shielding conductor sag are the considered variables in this study. Along these mentioned variables, there are some constraints that limit the amount of variables in terms of physical arrangement, electrical protection and mechanical forces. In this article, COMSOL software as a link to MATLAB software has been implemented for optimization and calculation of electric and magnetic fields. The results obtained from the proposed algorithm show that each of the electric and magnetic fields decreased 21.7% and 34.1% respectively compared to the initial state. Consequently, within one-meter distance of the earth's surface, electric and magnetic fields show dramatic reduction in magnitude, compared to the initial state.