一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真方法及相关装置与流程

本发明涉及谐波电流，尤其涉及一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真方法及相关装置。

背景技术：

1、随着以新能源为主体的新型电力系统建设的逐步推进，新能源和电力电子设备的接入比例越来越高，电力系统中的谐波的问题也越来越明显。

2、谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率(即50hz)整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。在电力系统中，由于非线性用电设备(如半导体整流器、逆变器、变频器，电力牵引机车，电弧炉，感应电炉或加热器，气体放电灯，各种半导体调压、调相、调频装置以及用半导体元件做成的各种家用电器等)的存在并且其数量在不断增加，给电力系统引入的谐波分量也日益增大。而谐波存在会导致电场失真，增加涡流损耗，并影响设备的温升和绝缘特性。

3、高压交流断路器作为电力系统中的重要设备，具有控制电路接通或开断，快速切除故障部分以保护其他部分等功能。而现有的高压断路器结构主要基于工频(50hz)电流激励作用进行设计，很少有考虑不同频率谐波叠加工频基波作用后，对高压交流断路器性能的影响，因此，有必要对不同频率谐波影响下高压交流断路器的基本性能开展研究，为提升高压断路器在谐波环境的适应性的结构设计提供数据支持。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真方法及相关装置，用于为提升高压断路器在谐波环境的适应性的结构设计提供数据支持。

2、本发明一方面提供了一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真方法，所述方法包括：

3、获取高压断路器的产品结构和结构参数，并根据所述产品结构和所述结构参数建立仿真模型；

4、获取基波环境参数，将所述基波环境参数输入至所述仿真模型中，得到基波灭弧性能数据；

5、获取谐波环境参数，将所述谐波环境参数输入至所述仿真模型中，得到谐波灭弧性能数据；

6、计算所述基波灭弧性能数据和所述谐波灭弧性能数据的差值，判断所述差值是否小于预设的阈值，若是，则输出当前所述仿真模型的结构参数；若否，则重新获取结构参数，根据重新获取的所述结构参数，更新所述仿真模型、所述基波灭弧性能数据和所述谐波灭弧性能数据。

7、可选地，所述结构参数包括喷口内径、下游张角、压气室的体积。

8、可选地，所述仿真模型为二维轴对称磁流体动力学模型，在所述二维轴对称磁流体动力学模型中，位于动触头下方的触头区域设置为透明触头，压力采集点设置于喷嘴区域。

9、可选地，所述基波灭弧性能数据和谐波灭弧性能数据的数据类型包括：过零前后的电弧电流变化率和过零前的电弧电导。

10、可选地，所述方法还包括：

11、采集电力系统中的谐波数据，根据所述谐波数据计算得到所述谐波环境参数。

12、可选地，所述谐波环境参数包括谐波电流频次和谐波含有率。

13、可选地，所述谐波电流包括5次谐波电流或7次谐波电流；所述谐波含有率为5％。

14、本发明另一方面提供了一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真装置，所述装置包括：

15、获取和建立模块，用于获取高压断路器的产品结构和结构参数，并根据所述产品结构和所述结构参数建立仿真模型；

16、第一获取和输入模块，用于获取基波环境参数，将所述基波环境参数输入至所述仿真模型中，得到基波灭弧性能数据；

17、第二获取和输入模块，用于获取谐波环境参数，将所述谐波环境参数输入至所述仿真模型中，得到谐波灭弧性能数据；

18、输出模块，用于计算所述基波灭弧性能数据和所述谐波灭弧性能数据的差值，判断所述差值是否小于预设的阈值，若是，则输出当前所述仿真模型的结构参数；若否，则重新获取结构参数，根据重新获取的所述结构参数，更新所述仿真模型、所述基波灭弧性能数据和所述谐波灭弧性能数据。

19、本发明另一方面提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器：

20、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

21、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上所述的方法。

22、本发明另一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上述的方法。

23、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

24、在本发明提供的一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真方法中，通过获取高压断路器的产品结构和结构参数，并根据所述产品结构和所述结构参数建立仿真模型，从而构建出贴合实际的高压断路器结构的仿真模型，提升仿真数据的参考性。并通过获取基波环境参数，将所述基波环境参数输入至所述仿真模型中，得到用于反馈基波环境下高压断路器的开断性能的基波灭弧性能数据，实现了对基波环境下高压断路器开断过程的还原；获取谐波环境参数，将所述谐波环境参数输入至所述仿真模型中，得到用于反馈谐波环境下高压断路器的开断性能的谐波灭弧性能数据，实现了对谐波环境下高压断路器开断过程的还原；并通过计算所述基波灭弧性能数据和所述谐波灭弧性能数据的差值，判断所述差值是否小于预设的阈值，若是，则输出当前所述仿真模型的结构参数；若否，则重新获取结构参数，根据重新获取的所述结构参数，更新所述仿真模型、所述基波灭弧性能数据和所述谐波灭弧性能数据，从而得到了最适合谐波环境的高压断路器的结构参数，为提升高压断路器在谐波环境的适应性的结构设计提供数据支持。

技术特征：

1.一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构参数包括喷口内径、下游张角、压气室的体积。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真模型为二维轴对称磁流体动力学模型，在所述二维轴对称磁流体动力学模型中，位于动触头下方的触头区域设置为透明触头，压力采集点设置于喷嘴区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基波灭弧性能数据和谐波灭弧性能数据的数据类型包括：过零前后的电弧电流变化率和过零前的电弧电导。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐波环境参数包括谐波电流频次和谐波含有率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述谐波电流包括5次谐波电流或7次谐波电流；所述谐波含有率为5％。

8.一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及谐波电流技术领域，尤其涉及一种高压断路器的谐波灭弧性能仿真方法及相关装置。其中，方法包括：获取高压断路器的产品结构和结构参数，并根据产品结构和结构参数建立仿真模型；获取基波环境参数，将基波环境参数输入至仿真模型中，得到基波灭弧性能数据；获取谐波环境参数，将谐波环境参数输入至仿真模型中，得到谐波灭弧性能数据；计算基波灭弧性能数据和谐波灭弧性能数据的差值，判断差值是否小于预设的阈值，若是，则输出当前仿真模型的结构参数；若否，则重新获取结构参数，根据重新获取的结构参数，更新仿真模型、基波灭弧性能数据和谐波灭弧性能数据，为提升高压断路器在谐波环境的适应性的结构设计提供了数据支持。

技术研发人员：汪万伟,陈喜鹏,钟荣富,卓然,李元佳,王邸博,黄杰明,罗颜,杜启业,高萌,许家凤,陈秋霖,张承周,赵思诚,张云
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司东莞供电局
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15