以数值计算方法为支撑的电器电场数值分析与仿真模拟在电力装备的绝缘设计与产品研发中起着越来越重要的作用。在常用数值计算方法中,模拟电荷法以其精度高、在求解开域场问题上优势明显得到广泛应用。但由于模拟电荷法在实施过程中,需要依靠人为经验且多次调整以达到满意的计算精度,在解决具有复杂结构、多重介质以及薄电极结构等实际工程问题方面存在不足。为有效解决上述问题,本文将优化技术引入模拟电荷配置中,改变传统模拟电荷法将模拟电荷电量和位置共同作为优化变量的特点,将模拟电荷位置按照一定几何函数关系进行配置,仅将模拟电荷电量作为优化变量进行优化求解。对于二维场域问题求解,优化设计变量减少为原来的1/3,从根本上解决了多变量优化设计问题。并应用提出的优化模拟电荷法对球/板电极、棒/板电极和12kv真空断路器灭弧室进行了电场数值计算,计算误差满足工程要求,得出优化模拟电荷法是可行的。在优化方法的选择上,本文选用了模拟退火法,充分利用了模拟退火法算法简单、全局寻优的优点,并针对模拟退火法收敛速度慢和重复搜索的不足,对算法进行了改进。改进实施中,在初值选取上采用了升温模拟退火法,并在算法中引入了记忆装置,避免了优化过程中的重复搜索和记忆最优解。将改进模拟退火法应用到真空灭弧室屏蔽罩结构优化设计中,计算了不同开距下真空断路器灭弧室内部电场的分布情况,通过优化结果和产品结构对比,表明改进模拟退火法提高了优化效率、切实可行,实现了基于模拟退火策略的电场逆问题求解。针对模拟电荷法的薄电极结构问题,采用了区域模拟电荷法进行了电场数值计算,解决了薄电极结构模拟电荷难于配置的问题,计算结果满足精度要求。