一种线路保护熔断器的设计方法技术

本申请公开了一种线路保护熔断器的设计方法，包括：依据熔断器所保护系统工况和熔断器设计需求形成待求解的逆问题，初步求解后拟定熔断器的各参数的设计范围；依据该设计范围和现有参数建立熔断器的有限元仿真模型，进行计算机仿真的正问题求解，确定和优化熔断器的各参数的设计组合；根据该设计组合，试制试品并进行测试，判断该试品是否满足线路保护的要求，若满足线路保护要求，则该设计组合为最终设计方案并输出，若不满足线路保护要求，则优化建立的熔断器的有限元仿真模型，重新试制试品进行测试，直至满足线路保护要求。本申请实现了缩短熔断器的设计周期，减少因设计人员主观经验导致的设计偏差，减少设计试品的消耗，降低成本的目的。降低成本的目的。降低成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种线路保护熔断器的设计方法


[0001]本申请涉及熔断器设计
，尤其涉及一种线路保护熔断器的设计方法。

技术介绍

[0002]熔断器是一种开断短路能力极强的保护电器。串联入线路中的熔断器正常状态下导通额定电流，在电流作用下熔断器内部发热，使得熔断器温度升高，不应超过国标规定数值。短路电流到来时内部熔体的狭颈迅速发热熔断，进而在狭颈两侧产生电弧等离子体，等离子体在石英砂冷却作用下熄灭，燃弧时间越短，开断速度越快，对系统中用电设备的损害越小。熔断器相对其他类型开关电器结构较为简单，开断性能好，可靠性高，价格低廉，广泛用于各种电压等级的交流电网、直流电网、新能源发电与储能系统中，也可用于各种用电设备中。
[0003]传统熔断器方法在设计环节中，多以经验公式和已有数据进行计算，结合技术人员的研发经验，得到初步设计参数后，仍需要生产多种试品，进行多次实验对设计进行验证。若不满足相关要求，则需要重新设计、生产与试验，才能得到满足要求的参数。以上环节中存在因设计人员主观经验导致的设计偏差，熔断器整体设计周期长，试品消耗大，提高了设计成本。

技术实现思路

[0004]本申请通过提供一种线路保护熔断器的设计方法，解决了现有技术中存在因设计人员主观经验导致的设计偏差，熔断器整体设计周期长，试品消耗大，提高了设计成本的技术问题，实现了能够缩短熔断器的设计周期，减少因设计人员主观经验导致的设计偏差，减少设计试品的消耗，降低成本的目的。
[0005]本申请提供的一种线路保护熔断器的设计方法，包括：依据熔断器所保护系统的工况和所述熔断器的设计需求形成待求解的逆问题，并对所述逆问题进行初步求解，拟定所述熔断器的各参数的设计范围；依据拟定的所述熔断器的各参数的设计范围和现有参数建立起所述熔断器的有限元仿真模型，然后进行计算机仿真的正问题的求解，确定和优化所述熔断器的各参数的设计组合；根据确定和优化的所述熔断器的各参数的设计组合，试制所述熔断器的试品并进行测试，判断所述熔断器的试品是否满足线路保护的要求，若满足所述线路保护的要求，则确定和优化的所述熔断器的各参数的设计组合为最终设计方案并输出，若不满足所述线路保护的要求，则优化建立的所述熔断器的有限元仿真模型，重新进行计算机仿真的所述正问题的求解，重新确定和优化所述熔断器的各参数的设计组合，重新试制所述熔断器的试品并进行测试，直至重新试制的所述熔断器的试品满足所述线路保护的要求。
[0006]在一种可能的实现方式中，依据所述熔断器所保护系统的工况和所述熔断器的设计需求形成待求解的所述逆问题，并对所述逆问题进行初步求解，拟定所述熔断器的各参数的设计范围，包括：依据所述熔断器所在系统的额定与过载电流情况、额定电压情况，分
别拟定所述熔断器的熔体的狭颈截面积和所述熔断器的熔体的狭颈串联数量；依据所述熔断器所在系统的短路开断能力情况，拟定所述熔断器的内部的填料密度和所述熔断器的熔体的狭颈并联数量；依据所述熔断器所在系统对所述熔断器的外形和内部构造的要求，拟定所述熔断器的管壳尺寸、所述熔断器的熔体的尺寸和所述熔断器的熔体的布置方式。
[0007]在一种可能的实现方式中，本申请提供的一种线路保护熔断器的设计方法还包括：通过机器学习方法进行所述逆问题的求解，并将所述逆问题的求解结果与拟定的所述熔断器的各参数的设计范围进行对比和筛选，得到精确度更高的所述熔断器的各参数的设计范围。
[0008]在一种可能的实现方式中，计算机仿真的所述正问题的求解，包括：依据建立的所述熔断器的有限元仿真模型，针对所述熔断器的设计要求确定所述熔断器的各参数的设计权重；依据确定的所述熔断器的各参数的设计权重，通过参数化扫描的方法先后针对所述熔断器的各参数进行扫描，先后得到所述熔断器的各参数的合理取值范围。
[0009]在一种可能的实现方式中，确定和优化的所述熔断器的各参数的设计组合，包括：从得到的所述熔断器的各参数的合理取值范围中，结合生产条件和设计经验，确定适宜的所述熔断器的各参数的设计组合。
[0010]本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0011]本申请通过提供一种线路保护熔断器的设计方法，具体包括依据熔断器所保护系统的工况和熔断器的设计需求形成待求解的逆问题，并对逆问题进行初步求解，拟定熔断器的各参数的设计范围，也就是通过熔断器的目标特性求解熔断器的各参数的设计范围；依据拟定的熔断器的各参数的设计范围和现有参数建立起熔断器的有限元仿真模型，然后进行计算机仿真的正问题的求解，确定和优化熔断器的各参数的设计组合，通过建立有限元仿真模型，可以对熔断器进行充分地设计，能够模拟尽量符合真实的熔断器的设计，获得较为精确的仿真；根据确定和优化的熔断器的各参数的设计组合，试制熔断器的试品并进行测试，判断熔断器的试品是否满足线路保护的要求，若满足线路保护的要求，则确定和优化的熔断器的各参数的设计组合为最终设计方案并输出，若不满足线路保护的要求，则优化建立的熔断器的有限元仿真模型，重新进行计算机仿真的正问题的求解，重新确定和优化熔断器的各参数的设计组合，重新试制熔断器的试品并进行测试，直至重新试制的熔断器的试品满足线路保护的要求，设计试品是否满足线路保护的要求的判断步骤，并能够返回上一步建立的熔断器的有限元仿真模型的程序，使得不满足线路保护要求的熔断器的各参数的设计组合能够返回上一步重新进行仿真优化，多次进行仿真优化，获得提高熔断器性能的参数组合，使得程序变成循环程序，直至最终能够满足线路保护的要求。有效解决了现有技术中存在因设计人员主观经验导致的设计偏差，熔断器整体设计周期长，试品消耗大，提高了设计成本的技术问题，实现了能够缩短熔断器的设计周期，减少因设计人员主观经验导致的设计偏差，减少设计试品的消耗，降低成本的技术效果。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本申请实施例提供的一种线路保护熔断器的设计方法的设计流程图；
[0014]图2为本申请实施例提供的对逆问题进行初步求解和拟定熔断器的各参数的设计范围的内部流程图；
[0015]图3为图2中增加机器学习方法对逆问题求解后的内部流程图；
[0016]图4为本申请实施例提供的计算机仿真的正问题的求解和确定和优化的熔断器的各参数的设计组合的内部流程图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]在本专利技术实施例的描述中，需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线路保护熔断器的设计方法，其特征在于，包括：依据熔断器所保护系统的工况和所述熔断器的设计需求形成待求解的逆问题，并对所述逆问题进行初步求解，拟定所述熔断器的各参数的设计范围；依据拟定的所述熔断器的各参数的设计范围和现有参数建立起所述熔断器的有限元仿真模型，然后进行计算机仿真的正问题的求解，确定和优化所述熔断器的各参数的设计组合；根据确定和优化的所述熔断器的各参数的设计组合，试制所述熔断器的试品并进行测试，判断所述熔断器的试品是否满足线路保护的要求，若满足所述线路保护的要求，则确定和优化的所述熔断器的各参数的设计组合为最终设计方案并输出，若不满足所述线路保护的要求，则优化建立的所述熔断器的有限元仿真模型，重新进行计算机仿真的所述正问题的求解，重新确定和优化所述熔断器的各参数的设计组合，重新试制所述熔断器的试品并进行测试，直至重新试制的所述熔断器的试品满足所述线路保护的要求。2.根据权利要求1所述的线路保护熔断器的设计方法，其特征在于，依据所述熔断器所保护系统的工况和所述熔断器的设计需求形成待求解的所述逆问题，并对所述逆问题进行初步求解，拟定所述熔断器的各参数的设计范围，包括：依据所述熔断器所在系统的额定与过载电流情况、额定电压情况，分别拟定所述熔断器的熔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：项彬，王东宇，刘志远，杨黄屯，耿英三，刘双库，郭岚，李全安，
申请(专利权)人：西安西整熔断器有限公司，
类型：发明
国别省市：