一种电弧模型构建方法及系统技术方案

本申请公开了一种电弧模型构建方法及系统，所述方法为根据所获取电弧数据，计算电弧电导，接着，获取mayr电弧电阻以及cassie电弧电阻，并设置比例系数，通过将所述mayr电弧电阻以及所述cassie电弧电阻按照所述比例系数进行串联，获取电弧稳定电阻。然后建立第一函数关系式以及第二函数关系式。最后根据所述第一函数关系式以及所述第二函数关系式，基于mayr电弧模型的原理方程式以及cassie电弧模型的原理方程式，构建电弧模型。相较于现有技术中，本申请所构建的电弧模型适用范围广，能够通过合理设置比例系数，灵活的针对高电阻电弧以及低电阻电弧，动态构建电弧模型，实现对电弧电压以及电弧电流的精确仿真，有效提高了电弧的试验研究效率。

An Arc Model Construction Method and System

This application discloses an arc model construction method and system. The method calculates arc conductance according to the obtained arc data, then obtains Mayr arc resistance and Cassie arc resistance, and sets proportional coefficient. By connecting the Mayr arc resistance and the Cassie arc resistance in series according to the proportional coefficient, the arc stable resistance is obtained. Then the first and second function relations are established. Finally, according to the first function relationship and the second function relationship, the arc model is constructed based on the principle equation of Mayr arc model and the principle equation of Cassie arc model. Compared with the existing technology, the arc model built in this application has a wide range of applications. It can dynamically construct the arc model for high-resistance arc and low-resistance arc by reasonably setting the proportional coefficient, realizing accurate simulation of arc voltage and arc current, effectively improving the efficiency of arc test and research.

【技术实现步骤摘要】
一种电弧模型构建方法及系统
本申请涉及电力系统故障检测和保护
，尤其涉及一种电弧模型构建方法及系统。
技术介绍
在高压断路器的开断期间，高压断路器触头间的间隙容易因为被击穿而产生电弧，电弧是一种气体放电现象，对电力系统的安全运行存在很大威胁，因此，研究电弧的动态行为对于改善高压断路器的开断性能，保障电力系统的安全运行具有重要的意义。现有技术中，通常通过试验，对电弧的动态行为进行仿真研究，以进一步实现改善高压断路器开断性能的目的。对电弧的动态行为进行仿真研究的过程中，一般通过建立电弧模型来实现。目前常用的电弧模型为黑箱建模，黑箱建模是根据高压断路器在试验时电弧电流和电弧电压的变化过程，结合给定的微分方程，所推导出用来研究电弧动态行为的电弧模型。典型的黑箱模型有cassie电弧模型以及mayr电弧模型。从它们的建立过程可知，cassie电弧模型以及mayr电弧模型分别在大电流区域和小电流区域定性描述了电弧，也就是说，cassie电弧模型适用于对低电阻、大电流的电弧进行仿真试验研究，mayr电弧模型适用于对高电阻、小电流的电弧进行仿真试验研究。但是，专利技术人在本申请的研究过程中发现，上述现有技术中的两种电弧模型适用范围比较小。针对cassie电弧模型，只能对低电阻的电弧进行精确仿真，而对于高电阻电弧的仿真则不精确。同理，针对mayr电弧模型，只能对高电阻的电弧进行精确的仿真，而对于低电阻电弧的仿真则不精确。现有技术中需通过两种电弧模型才能够针对不同电弧状态进行仿真试验研究，实际应用中，降低了电弧试验研究效率。
技术实现思路
为了解决现有技术中所提供的电弧模型的适用范围比较小，导致降低了电弧试验研究效率的问题，本申请通过以下实施例公开了一种电弧模型构建方法及系统。在本申请的第一方面，公开了一种电弧模型构建方法，包括：获取电弧数据，所述电弧数据包括电弧电压、电弧电流以及电弧稳定燃弧电压；根据所述电弧电压以及所述电弧电流，获取电弧电导；获取mayr电弧电阻以及cassie电弧电阻，并设置比例系数，通过将所述mayr电弧电阻以及所述cassie电弧电阻按照所述比例系数进行串联，获取电弧稳定电阻；根据所述电弧稳定燃弧电压、所述比例系数以及所述电弧稳定电阻，建立第一函数关系式；根据所述电弧电流、所述电弧稳定燃弧电压以及所述电弧电导，对电弧的时间常数以及耗散功率进行函数拟合，建立第二函数关系式，所述电弧的时间常数包括mayr电弧时间常数以及cassie电弧时间常数，所述第二函数关系式包括所述mayr电弧时间常数的函数关系式、所述cassie电弧时间常数的函数关系式以及所述耗散功率的函数关系式；根据所述第一函数关系式以及所述第二函数关系式，基于mayr电弧模型的原理方程式以及cassie电弧模型的原理方程式，构建电弧模型。可选的，所述比例系数包括第一比例系数以及第二比例系数，所述第一比例系数为所述mayr电弧电阻的比例系数，所述第二比例系数为所述cassie电弧电阻的比例系数。可选的，通过以下公式计算所述电弧稳定电阻：Rarc＝K1Rm+K2Rc；其中，Rarc为所述电弧稳定电阻，K1为所述第一比例系数，K2为所述第二比例系数，Rm为所述mayr电弧电阻，Rc为所述cassie电弧电阻。可选的，所述根据所述电弧电流、所述电弧稳定燃弧电压以及所述电弧电导，对电弧的时间常数以及耗散功率进行函数拟合，建立第二函数关系式，包括：通过以下公式建立所述mayr电弧时间常数的函数关系式：其中，τm为所述mayr电弧时间常数，i为所述电弧电流，Uarc为所述电弧稳定燃弧电压，g为所述电弧电导，t为时间；通过以下公式建立所述cassie电弧时间常数的函数关系式：其中，τc为所述cassie电弧时间常数；通过以下公式建立所述耗散功率的函数关系式：p＝Uarc|i|；其中，p为所述耗散功率。可选的，所述mayr电弧模型的原理方程式为：其中，gm为mayr电弧电导，所述mayr电弧电导与所述mayr电弧电阻成反比关系，τm为所述mayr电弧时间常数，u为所述电弧电压，i为所述电弧电流，p为所述耗散功率；所述cassie电弧模型的原理方程式为：其中，gc为cassie电弧电导，所述cassie电弧电导与所述cassie电弧电阻成反比关系，τc为所述cassie电弧时间常数，Uarc为所述电弧稳定燃弧电压。在本申请的第二方面，公开了一种电弧模型构建系统，包括：电弧数据获取模块，用于获取电弧数据，所述电弧数据包括电弧电压、电弧电流以及电弧稳定燃弧电压；电弧电导获取模块，用于根据所述电弧电压以及所述电弧电流，获取电弧电导；电弧稳定电阻获取模块，用于获取mayr电弧电阻以及cassie电弧电阻，并设置比例系数，通过将所述mayr电弧电阻以及所述cassie电弧电阻按照所述比例系数进行串联，获取电弧稳定电阻；第一函数关系式建立模块，用于根据所述电弧稳定燃弧电压、所述比例系数以及所述电弧稳定电阻，建立第一函数关系式；第二函数关系式建立模块，用于根据所述电弧电流、所述电弧稳定燃弧电压以及所述电弧电导，对电弧的时间常数以及耗散功率进行函数拟合，建立第二函数关系式，所述电弧的时间常数包括mayr电弧时间常数以及cassie电弧时间常数，所述第二函数关系式包括所述mayr电弧时间常数的函数关系式、所述cassie电弧时间常数的函数关系式以及所述耗散功率的函数关系式；电弧模型构建模块，用于根据所述第一函数关系式以及所述第二函数关系式，基于mayr电弧模型的原理方程式以及cassie电弧模型的原理方程式，构建电弧模型。可选的，所述电弧稳定电阻获取模块包括：电弧稳定电阻计算单元，用于通过以下公式计算所述电弧稳定电阻：Rarc＝K1Rm+K2Rc；其中，Rarc为所述电弧稳定电阻，K1为第一比例系数，所述第一比例系数为所述mayr电弧电阻的比例系数，K2为第二比例系数，所述第二比例系数为所述cassie电弧电阻的比例系数，Rm为所述mayr电弧电阻，Rc为所述cassie电弧电阻。可选的，所述第二函数关系式建立模块包括：mayr电弧时间常数函数关系式建立单元，用于通过以下公式建立所述mayr电弧时间常数的函数关系式：其中，τm为所述mayr电弧时间常数，i为所述电弧电流，Uarc为所述电弧稳定燃弧电压，g为所述电弧电导，t为时间；cassie电弧时间常数函数关系式建立单元，用于通过以下公式建立所述cassie电弧时间常数的函数关系式：其中，τc为所述cassie电弧时间常数；耗散功率函数关系式建立单元，用于通过以下公式建立所述耗散功率的函数关系式：p＝Uarc|i|；其中，p为所述耗散功率。本申请公开了一种电弧模型构建方法及系统，所述方法基于现有技术中的cassie电弧模型以及mayr电弧模型，将所述mayr电弧电阻以及所述cassie电弧电阻按照一定的比例系数进行串联，通过设置比例系数的大小，获取不同的电弧稳定弧阻，并且能够在不同电弧稳定电阻的基础上，构建电弧模型。相较于现有技术中的适用于低电阻电弧状态的cassie电弧模型以及适用于高电阻电弧状态的mayr电弧模型，本申请所构建的电弧模型适用范围广，能够通过合理设置比例系数，灵活的针对高电阻电弧以及低电阻电弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电弧模型构建方法，其特征在于，包括：获取电弧数据，所述电弧数据包括电弧电压、电弧电流以及电弧稳定燃弧电压；根据所述电弧电压以及所述电弧电流，获取电弧电导；获取mayr电弧电阻以及cassie电弧电阻，并设置比例系数，通过将所述mayr电弧电阻以及所述cassie电弧电阻按照所述比例系数进行串联，获取电弧稳定电阻；根据所述电弧稳定燃弧电压、所述比例系数以及所述电弧稳定电阻，建立第一函数关系式；根据所述电弧电流、所述电弧稳定燃弧电压以及所述电弧电导，对电弧的时间常数以及耗散功率进行函数拟合，建立第二函数关系式，所述电弧的时间常数包括mayr电弧时间常数以及cassie电弧时间常数，所述第二函数关系式包括所述mayr电弧时间常数的函数关系式、所述cassie电弧时间常数的函数关系式以及所述耗散功率的函数关系式；根据所述第一函数关系式以及所述第二函数关系式，基于mayr电弧模型的原理方程式以及cassie电弧模型的原理方程式，构建电弧模型。

【技术特征摘要】
1.一种电弧模型构建方法，其特征在于，包括：获取电弧数据，所述电弧数据包括电弧电压、电弧电流以及电弧稳定燃弧电压；根据所述电弧电压以及所述电弧电流，获取电弧电导；获取mayr电弧电阻以及cassie电弧电阻，并设置比例系数，通过将所述mayr电弧电阻以及所述cassie电弧电阻按照所述比例系数进行串联，获取电弧稳定电阻；根据所述电弧稳定燃弧电压、所述比例系数以及所述电弧稳定电阻，建立第一函数关系式；根据所述电弧电流、所述电弧稳定燃弧电压以及所述电弧电导，对电弧的时间常数以及耗散功率进行函数拟合，建立第二函数关系式，所述电弧的时间常数包括mayr电弧时间常数以及cassie电弧时间常数，所述第二函数关系式包括所述mayr电弧时间常数的函数关系式、所述cassie电弧时间常数的函数关系式以及所述耗散功率的函数关系式；根据所述第一函数关系式以及所述第二函数关系式，基于mayr电弧模型的原理方程式以及cassie电弧模型的原理方程式，构建电弧模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比例系数包括第一比例系数以及第二比例系数，所述第一比例系数为所述mayr电弧电阻的比例系数，所述第二比例系数为所述cassie电弧电阻的比例系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算所述电弧稳定电阻：Rarc＝K1Rm+K2Rc；其中，Rarc为所述电弧稳定电阻，K1为所述第一比例系数，K2为所述第二比例系数，Rm为所述mayr电弧电阻，Rc为所述cassie电弧电阻。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电弧电流、所述电弧稳定燃弧电压以及所述电弧电导，对电弧的时间常数以及耗散功率进行函数拟合，建立第二函数关系式，包括：通过以下公式建立所述mayr电弧时间常数的函数关系式：其中，τm为所述mayr电弧时间常数，i为所述电弧电流，Uarc为所述电弧稳定燃弧电压，g为所述电弧电导，t为时间；通过以下公式建立所述cassie电弧时间常数的函数关系式：其中，τc为所述cassie电弧时间常数；通过以下公式建立所述耗散功率的函数关系式：p＝Uarc|i|；其中，p为所述耗散功率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述mayr电弧模型的原理方程式为：其中，gm为mayr电弧电导，所述mayr电弧电导与所述mayr电弧电阻成反比关系，τm为所述mayr电弧时间常数，u为所述电弧电压，i为所述电弧电流，p为所述耗散功率；所述cassie电弧模型的原理方程式为：其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于广辉，刘红文，王科，杨庆，聂鼎，杨金东，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53