Снижение уровня техногенного магнитного поля промышленной частоты внутри заданной области пространства методами активного экранирования на основе алгоритмов стохастической мультиагентной оптимизации

Abstract

Цель. Разработка метода синтеза систем активного экранирования техногенного магнитного поля промышленной частоты внутри заданной области пространства, а также синтез и оценка эффективности синтезированных систем активного экранирования магнитного поля. Методика. Разработана математическая модель расчета компонент вектора индукции магнитного поля, создаваемого токопроводами линий электропередачи (ЛЭП) либо генераторными токопроводами электростанций, а также управляющими обмотками магнитных исполнительных органов на основании закона Био – Савара – Лапласа. Токопроводы принимались в виде набора элементарных участков токопроводов, что позволяет рассчитывать магнитное поле токопроводов практически любой формы, отличной от идеальных прямых линий, либо прямоугольников и, в частности, учитывать провисание токопроводов ЛЭП. Результаты. Синтез систем активного экранирования техногенного магнитного поля промышленной частоты сведен к решению задачи нелинейного программирования с ограничениями, у которой вычисление целевой функции и ограничений выполняется на основании закона Био – Савара – Лапласа. Сформулированная задача нелинейного программирования является многоэкстремальной и решается стохастическим мультиагентным методом на основе оптимизации роем частиц, в котором частицы роя перемещаются в многомерном пространстве поиска. Научная новизна. Впервые разработан метод синтеза систем активного экранирования техногенного магнитного поля промышленной частоты с помощью управляемых источников магнитного поля путем решения задачи нелинейного программирования с ограничениями на основе стохастической мультиагентной оптимизации роем частиц. Практическая значимость. Приведены примеры синтеза систем активного экранирования техногенного магнитного поля промышленной частоты и показана высокая эффективность синтезированных систем.

Мета. Розробка методу синтезу систем активного екранування техногенного магнітного поля промислової частоти в середині заданої області простору, а також синтез і оцінка ефективності синтезованих систем активного екранування магнітного поля. Методика. Розроблено математичну модель розрахунку компонент вектора індукції магнітного поля, створюваного струмопроводами ліній електропередачі (ЛЕП) або генераторними струмопроводами електростанцій, а також керуючими обмотками магнітних виконавчих органів на підставі закону Біо - Савара - Лапласа. Струмопроводи приймалися у вигляді набору елементарних ділянок струмопроводів, що дозволяє розраховувати магнітне поле струмопроводів практично будь-якої форми, відмінної від ідеальних прямих ліній, або прямокутників і, зокрема, враховувати провисання струмопроводів ЛЕП. Результати. Синтез систем активного екранування техногенного магнітного поля промислової частоти зведений до вирішення задачі нелінійного програмування з обмеженнями, у якій обчислення цільової функції і обмежень виконується на підставі закону Біо - Савара - Лапласа. Сформульована задача нелінійного програмування є багатоекстремальною і вирішується стохастичним мультиагентним методом на основі оптимізації роєм часток, в якому частки рою переміщуються в багатовимірному просторі пошуку. Наукова новизна. Вперше розроблено метод синтезу систем активного екранування техногенного магнітного поля промислової частоти за допомогою керованих джерел магнітного поля шляхом вирішення задачі нелінійного програмування з обмеженнями на основі стохастичної мультиагентної оптимізації роєм часток. Практична значимість. Наведені приклади синтезу систем активного екранування техногенного магнітного поля промислової частоти і показана висока ефективність синтезованих систем.

Purpose. Development of a method of synthesis of systems of active screening of technogenic power frequency magnetic fields within a given region of space, as well as the synthesis and performance evaluation systems synthesized active shielding magnetic field. Methodology. A mathematical model for calculating the components of the magnetic field created by current distributors power line generator or electrical conductors power and control windings magnetic executive bodies on the basis of the law of Biot - Savart - Laplace. Conductors are taken as a set of elementary sections conductors, which allows to calculate the magnetic field conductors of any shape that is different from the ideal straight lines or rectangles, and in particular, to consider the slack conductors power line power lines. Results. Synthesis of active shielding systems for technogenic power frequency magnetic fields is reduced to the solution of a nonlinear programming problem with constraints, which computation of the objective function and constraints is performed based on the Biot - Savart - Laplace law. Formulated nonlinear programming problem is solved by using the multiextremal and stochastic multi-agent method based on particle swarm optimization, in which the particle swarm move in a multidimensional search space. Originality. First developed a method for the synthesis of active shielding systems for technogenic power frequency magnetic fields using controlled source of the magnetic field by solving a nonlinear programming problem with constraints based on stochastic particle swarm optimization of multi-agent. Practical value. Examples of synthesis of systems of active shielding technogenic power frequency magnetic fields and high efficiency of the synthesized systems.