马爱清，张周胜

(上海电力学院电力与自动化工程学院，上海 200090)

电器装置自动设计中，形状优化设计在改进电磁设备性能方面非常重要.根据寻优过程的不同，优化方法可以分为随机性优化和确定性优化两种.随机性优化方法包括基因算法、TABU算法和模拟退火法等，由于能给出全局优化解，在过去的十几年内，已被广泛应用于各种电磁工程设计［1-3］.确定性优化方法，比如结合设计灵敏度分析的梯度法，尽管有时会陷入局部极小，但由于可以大幅度地降低寻优过程中目标函数的计算次数，最大限度地降低寻优过程中的计算代价，从提高计算量的角度，结合设计灵敏度分析的确定性方法更优于非确定性方法［4-6］.本文将灵敏度分析(Design Sensitivity Analysis，DSA)、有 限 元 法(Finite Element Method，FEM)以及优化算法相结合，对2D电器装置的形状进行优化，给出了设计灵敏度分析公式及伴随变量方程的推导，并将该方法成功用于110 kV GIS光纤电流互感器的绝缘结构优化设计中.

1 结构优化模型

将结构模型、设计灵敏度分析和优化算法结合成为一个通用的系统，实现各种优化自动设计是非常必要的.图1所示的结构优化模型表示了形状优化设计问题的3个组成部分.

图1 结构优化模型示意

结构模型提供在静态或动态边界条件下结构的性能特性.结构参数是在构造目标函数及设计约束时用到的设计变量.在实际工程应用中，需要建立详细的有限元模型.优化模型将结构分析与优化算法相联系……