【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备，特别是关于一种电连接部件腐蚀过程模拟方法、装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、在特高压电力设备内部，由于中心载流导体长尺寸、大自重特点，通常采用电连接部件，如触头作为载流导杆的过渡连接。随着输电容量的提升，载流连接处的发热问题日益严重，经对长期运行的特高压电力设备的检修过程中，发现内部电连接部件大多可以观察到腐蚀过热痕迹，电连接部件的接触性能关系到电网的安全稳定运行，因此有必要对其运行过程当中设计的腐蚀、劣化等过程进行研究。
2、然而，本申请的专利技术人在研究中发现，现有技术针对电力设备电连接部件相关特性的研究，主要集中于金属触头的机械磨损性能和材料特性研究，针对电力设备中常用电连接部件在复杂工况下的腐蚀劣化过程并无系统性的研究。现有技术现存的较少的，针对金属触头运行状态的评估预测主要依赖对接触电阻的测量，考虑到特高压套管等电力设备的解体、检修成本高昂，传统的检测方法耗时耗力，成本较高。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种电连接部件腐蚀过程模拟方法、装置及计算机可读存储介质，能够实现对实际电连接结构在不同工作环境中的腐蚀过热模拟，获得不同因素对金属触头腐蚀的影响规律，实现对实际工况下电连接部件腐蚀劣化状态的预测。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、第一方面，本申请提供一种电连接部件腐蚀过程模拟方法，所述方法包括：
4、构建用于模拟所述电连接部件腐蚀及劣化预测的相
5、建立所述相场模型的全套方程组，包括载流子传输方程、化学反应方程以及电场耦合方程；
6、基于所述相场模型的初始条件和边界条件，以及所述全套方程组，利用数值计算模拟所述电连接部件的腐蚀过程。
7、在本申请的一种实现方式中，构建的所述相场模型中，将所述电连接部件的待模拟区域划分为多个相场变量分布的相场区域，并引入在相场区域中传输的多种载流子及其浓度变量。
8、在本申请的一种实现方式中，所述相场模型中，所述载流子在所述电连接部件的膜层界面形成，并参与化学反应。
9、在本申请的一种实现方式中，所述方法，在构建所述相场模型之后，还包括：
10、将所述电连接部件的膜层区域进行有限元划分，进行网格细化，并满足有限元计算的收敛性要求。
11、在本申请的一种实现方式中，包括：基于有限元软件对膜层区域进行有限元划分。
12、在本申请的一种实现方式中，所述全套方程组，包括载流子传输方程，具体为：
13、
14、其中，di为载流子i扩散系数，ci为载流子i的浓度，vi为载流子迁移率，e为电场强度。
15、在本申请的一种实现方式中，还包括电场耦合方程：
16、
17、式中，εr(x)为相对介电常数，e(x)为随位置变化的电场强度，na为阿伏伽德罗常数，zi为化合价，e为元电荷，ρs为界面电荷量。
18、在本申请的一种实现方式中，所述全套方程组，还包括：
19、
20、式中，为界面处正、逆反应速率常数，λζ、λη为反应区函数。
21、第二方面，本申请提供一种电连接部件腐蚀过程模拟装置，所述装置包括：
22、模型设置模块，用于构建用于模拟所述电连接部件腐蚀及劣化预测的相场模型，并根据所述电连接部件实际运行的电力设备环境，建立所述相场模型的初始条件和边界条件；
23、方程组建立模块，用于建立所述相场模型的全套方程组，包括载流子传输方程、化学反应方程以及电场耦合方程；
24、数值求解模块，用于基于所述相场模型的初始条件和边界条件，以及所述全套方程组，利用数值计算模拟所述电连接部件的腐蚀过程。
25、在本申请的一种实现方式中，所述模型设置模块，构建的所述相场模型中，将所述电连接部件的待模拟区域划分为多个相场变量分布的相场区域，并引入在相场区域中传输的多种载流子及其浓度变量。
26、在本申请的一种实现方式中，所述相场模型中，所述载流子在所述电连接部件的膜层界面形成，并参与化学反应。
27、在本申请的一种实现方式中，所述模型设置模块，还用于：将所述电连接部件的膜层区域进行有限元划分，进行网格细化，并满足有限元计算的收敛性要求。
28、在本申请的一种实现方式中，所述模型设置模块基于有限元软件对膜层区域进行有限元划分。
29、在本申请的一种实现方式中，所述全套方程组，包括载流子传输方程，具体为：
30、
31、其中，di为载流子i扩散系数，ci为载流子i的浓度，vi为载流子迁移率，e为电场强度。
32、在本申请的一种实现方式中，还包括电场耦合方程：
33、
34、式中，εr(x)为相对介电常数，e(x)为随位置变化的电场强度，na为阿伏伽德罗常数，zi为化合价，e为元电荷，ρs为界面电荷量。
35、在本申请的一种实现方式中，所述全套方程组，还包括：
36、
37、式中，为界面处正、逆反应速率常数，λζ、λη为反应区函数。
38、第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述第一方面所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法。
39、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本专利技术申请方案，由于载流子在不同介质中的浓度及其输运能力均不同，若单一求解载流子在每一种介质中的状态，则方程变量较多，为了保证数值求解的连续性和稳定性，需要将变量离散为二阶连续可导的变量，无论采用全耦合求解还是分离式求解都会造成较大的计算量。因此，本申请采用一个微分方程同时描述某种载流子在三种不同介质中的输运行为，则能够简化建模和求解步骤，相场为解决该问题提供了一种有效的方法。同时，本申请方案能够采用仿真计算的方法研究氧化膜厚度、气体分压、载流子扩散系数对电连接结构腐蚀速率的影响，通过调整某一关键参数来研究该参数对腐蚀速率的作用，进而估计实际工况中环境参量改变对金属触头腐蚀的影响，对电连接结构的劣化以及寿命预测具有重要意义。相较于传统的试验分析、检修方法，利用该方法对电连接结构的腐蚀劣化以及寿命进行预测，具有无与伦比的优势。
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1.一种电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，构建的所述相场模型中，将所述电连接部件的待模拟区域划分为多个相场变量分布的相场区域，并引入在相场区域中传输的多种载流子及其浓度变量。
3.根据权利要求2所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述相场模型中，所述载流子在所述电连接部件的膜层界面形成，并参与化学反应。
4.根据权利要求3所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述方法，在构建所述相场模型之后，还包括：
5.根据权利要求4所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，包括：基于有限元软件对膜层区域进行有限元划分。
6.根据权利要求5所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述全套方程组，包括载流子传输方程，具体为：
7.根据权利要求6所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，还包括电场耦合方程：
8.根据权利要求7所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述全套方程组，还包括：p>
9.一种电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述装置包括：
10.根据权利要求9所述的电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述模型设置模块，构建的所述相场模型中，将所述电连接部件的待模拟区域划分为多个相场变量分布的相场区域，并引入在相场区域中传输的多种载流子及其浓度变量。
11.根据权利要求10所述的电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述相场模型中，所述载流子在所述电连接部件的膜层界面形成，并参与化学反应。
12.根据权利要求11所述的电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述模型设置模块，还用于：将所述电连接部件的膜层区域进行有限元划分，进行网格细化，并满足有限元计算的收敛性要求。
13.根据权利要求12所述的电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述模型设置模块基于有限元软件对膜层区域进行有限元划分。
14.根据权利要求13所述的电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述全套方程组，包括载流子传输方程，具体为：
15.根据权利要求6所述的电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，还包括电场耦合方程：
16.根据权利要求15所述的电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述全套方程组，还包括：
17.一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中存储有计算机程序，所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至8任一项所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法。
...【技术特征摘要】
1.一种电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，构建的所述相场模型中，将所述电连接部件的待模拟区域划分为多个相场变量分布的相场区域，并引入在相场区域中传输的多种载流子及其浓度变量。
3.根据权利要求2所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述相场模型中，所述载流子在所述电连接部件的膜层界面形成，并参与化学反应。
4.根据权利要求3所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述方法，在构建所述相场模型之后，还包括：
5.根据权利要求4所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，包括：基于有限元软件对膜层区域进行有限元划分。
6.根据权利要求5所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述全套方程组，包括载流子传输方程，具体为：
7.根据权利要求6所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，还包括电场耦合方程：
8.根据权利要求7所述的电连接部件腐蚀过程模拟方法，其特征在于，所述全套方程组，还包括：
9.一种电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述装置包括：
10.根据权利要求9所述的电连接部件腐蚀过程模拟装置，其特征在于，所述模型设置模块，...
【专利技术属性】
技术研发人员：田汇冬，靳守锋，武炬臻，曹燕明，张涛，田华荣，贺康航，刘鹏，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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