CN110197000B - 隔离开关动态增容运行预测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

隔离开关动态增容运行预测方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN110197000B CN201910365058.9A CN201910365058A CN110197000B CN 110197000 B CN110197000 B CN 110197000B CN 201910365058 A CN201910365058 A CN 201910365058A CN 110197000 B CN110197000 B CN 110197000B
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Abstract

本发明公开了一种隔离开关动态增容运行预测方法、装置、设备及存储介质，该方法，包括：根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型；采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数；根据所述隔离开关的热力学参数，对所述动态热路模型进行修正；采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间；采用热路模型，并结合有限元仿真，对隔离开关的产热、导热和散热过程的热力学参数进行数值计算，并以此对热路模型进行修正，大大提高了热路模型的计算准确度、计算快速，从而准确预测隔离开关动态增容安全运行时间。

Description

隔离开关动态增容运行预测方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及隔离开关动态增容技术领域，尤其涉及一种隔离开关动态增容运行预测方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
高压隔离开关作为高压电网中使用量最大的高压电器设备之一，处于高电压、大电流的严酷运行环境中,其运行可靠性与使用寿命将直接影响电网的稳定运行。随着电网技术的迅速发展,输电线路电压等级不断提升，对高压隔离开关的运行性能提出了更高要求,尤其是高压隔离开关的导电回路过热问题。
热稳定限值是限定电力设备额定运行电流、额定短时耐受电流及额定短路持续时间的重要参数，也是制定隔离开关动态增容运行策略的重要依据。为了确保隔离开关的安全运行，对其热稳定限值进行计算与分析具有重要意义。目前，常用的数值计算方法是利用传热学以及流体力学原理，通过求解微分方程组得到设备热点温度，数值计算法需要依赖精确的设备结构参数，且计算量较大，实时性不好，不适合于工程应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种隔离开关动态增容运行预测方法、装置、设备及存储介质，其能够有效提高热路模型的计算准确度、计算快速，准确预测隔离开关动态增容安全运行时间。
第一方面，本发明实施例提供了一种隔离开关动态增容运行预测方法，包括以下步骤：
根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型；
采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数；
根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正；
采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
优选地，所述根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型，具体包括：
以所述隔离开关的动触头、静触头以及导体回路为发热源，建立静态热路模型；其中，所述导体回路包括导杆、绞线。
优选地，所述采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数，具体包括：
利用Comsol软件对所述隔离开关进行物理建模，并采用有限元算法对所述隔离开关的物理模型进行热力学仿真，计算不同环境温度、环境风速、运行年限下的热力学参数；所述热力学参数包括等效热容；
其中，所述物理模型包括：接线板、绞线、静触杆、动触头、导杆和底座。
优选地，所述静态热路模型的函数表达为：
Figure GDA0003947879680000021
其中，T1表示导杆的温度，T2表示绞线的温度，Ts表示触点的温度，Te表示环境温度；Q1表示导杆的欧姆热源，Q2表示绞线的欧姆热源，Q3表示触点的欧姆热源；Rd1表示动触点处对导杆和绞线的热阻；Rd2表示静触点处对导杆和绞线的热阻；RS-A表示静触头区热阻；Rd-A表示导杆与底座散热热阻；Rc-A表示动触头区热阻。
优选地，所述根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正，具体包括：
计算所述静态热路模型中的等效热阻；
根据所述静态热路模型中的等效热阻以及热力学仿真得到的等效热容，建立动态热路模型；
将计算所得的所述隔离开关的热力学参数输入至所述动态热路模型，对所述动态热路模型中的热力学参数进行修正。
优选地，所述动态热路模型的函数表达为：
Figure GDA0003947879680000031
其中，cp为导体比热；G为导体重量；H为导体表面综合散热系数；S为导体表面积；C为等效热容，R为等效热阻。
优选地，采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间，具体包括：
采用所述修正后的动态热路模型，计算不同环境温度、环境风速、运行年限下的热点温度，并根据不同环境温度、环境风速、运行年限下的热点温度，生成热点温度变化曲线；
根据所述热点温度变化曲线，预测所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
第二方面，本发明实施例还提供了一种隔离开关动态增容运行预测装置，包括：
模型建立模块，用于根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型；
仿真模块，用于采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数；
模型修正模块，用于根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正；
运行时间预测模块，用于采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
第三方面，本发明实施例还提供了一种隔离开关动态增容运行预测设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任意一项所述的隔离开关动态增容运行预测方法。
第四方面，本发明实施例还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包括存储的计算机程序，其中，在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如第一方面中任意一项所述的隔离开关动态增容运行预测方法。
相对于现有技术，本发明实施例的有益效果在于：
所述隔离开关动态增容运行预测方法，包括以下步骤：根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型；采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数；根据所述隔离开关的热力学参数，对所述动态热路模型进行修正；采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间；采用热路模型，并结合有限元仿真，对隔离开关的产热、导热和散热过程的热力学参数进行数值计算，并以此对热路模型进行修正，大大提高了热路模型的计算准确度、计算快速，从而准确预测隔离开关动态增容安全运行时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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。
图1是本发明第一实施例提供的隔离开关动态增容运行预测方法的流程图；
图2是所述隔离开关的散热路径示意图；
图3是所述隔离开关的稳态与动态热路模型示意图；
图4是所述隔离开关的动态与稳态热路模型示意图；
图5是所述隔离开关的Comsol物理模型示意图；
图6是所述隔离开关的有限元仿真结果示意图；
图7是本发明第二实施例提供的隔离开关动态增容运行预测装置的结构示意图；
图8是本发明第三实施例提供的隔离开关动态增容运行预测设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，本发明第一实施例提供了一种隔离开关动态增容运行预测方法，由隔离开关动态增容运行预测设备执行，包括以下步骤：
S11：根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型；
在本发明实施例中，所述隔离开关动态增容运行预测设备可为电脑、手机、平板电脑、笔记本电脑或者服务器等计算设备，所述隔离开关动态增容运行预测方法可作为其中一个功能模块集成与所述隔离开关动态增容运行预测设备上，由所述隔离开关动态增容运行预测设备来执行。
进一步地，S11：根据隔离开关的散热路径，建立动热路模型，具体包括：
以所述隔离开关的动触头、静触头以及导体回路为发热源，建立静态热路模型；其中，所述导体回路包括导杆、绞线；
在所述静态热路模型中添加热容，建立动态热路模型。
在本发明实施例中，以GW16系列隔离开关为例进行说明。GW16系列隔离开关主要结构特点是上半部分是带钳夹结构主触头的折叠式导电杆,下半部为一个轻直绝缘瓷瓶支柱,导电通过折叠运动上下活动,完成分闸、合闸过程。GW16系列隔离开关可以按照不同的母线设计方案布置在母线之下。由于GW16系列隔离开关断口竖直距离大,绝缘水平高,加之其环境适应性较强,因此普遍应用于各个地区。隔离开关的主导电部分包括动触头与静触头，是隔离开关发热的核心部分，主要负责开合输电线路、安全隔离电源。因绝缘子部分的泄露电流很小，热效应可以忽略，故建立热路模型忽略绝缘子与底座。
热量主要产生在动静触头与导体回路上。动静触头产生的热量，部分通过对流和辐射散失到空气中；部分通过热传导至导体并耗散至空气中，具体散热路径如图2所示。
根据如图2所示的散热路径，建立静态热路模型，具体如图3所示，其中，图3所示的T1表示导杆的温度，T2表示绞线的温度，Ts表示触点的温度(所求的热点温度)，Te表示环境温度；Q1表示导杆的欧姆热源，Q2表示绞线的欧姆热源，Q3表示触点的欧姆热源。热阻Rd1、Rd2是触点处对导杆和绞线部分的热阻，Ra1、Ra2、Ra3分别是导杆部分、触点、绞线部分对空气的对流散热热阻，Rr1、Rr2、Rr3表示导杆部分、触点、绞线部分的辐射热阻。
隔离开关发热的主要来源有两个，一个是触点的接触电阻通流发热，一个是导体回路电阻通流发热。电阻损耗功率为：
P＝I2(Rc+KRb) (1)
其中，I为流过导体的电流有效值；Rc为接触电阻，Rb为导体电阻，K为交流附加损耗系数，K值与趋肤效应有关。
在本发明实施例中，忽略除了导电回路电阻和触点接触电阻外，各结构连接处(其接触电阻很小，产生的热量很小)接触电阻产生的热量，减少模型的计算量。
根据几何模型分布特征,将隔离开关划分为触点区(静触杆与动触头)、静触头区(静触头的绞线与连板)、导杆区(导杆与底座)三大部分,并根据稳态热路模型对不同结构进行归类划分，对模型中的热阻进行定义和计算具体如下：
底座及导杆表面散热包括对流散热和辐射散热两部分。故定义对流散热热阻和辐射散热热阻。将导杆与底座视为一个整体，其表面空气对流换热热阻计算包含导杆表面与底座表面两部分。底座与空气对流多为层流形式，则底座部分的对流换热系数hj-air的表达式为：
Figure GDA0003947879680000071
其中，λair为空气热导率，W/(m·K)；d为几何特征参数，m；NuF为平均努塞尔数。
底座部分的对对流换热热阻为：
Figure GDA0003947879680000072
假设导杆表面等效长度为L，则底座部分的热阻计算式为：
Figure GDA0003947879680000073
导杆与底座表面空气对流换热热阻为：
Ra1＝R11//R12 (5)
导杆及底座向空气辐射散热的计算式为：
Figure GDA0003947879680000074
其中，ε为导杆与底座外表面发射率；A为外表面总面积，m2。
则，导杆的辐射散热热阻为：
Figure GDA0003947879680000081
综上，导杆与底座散热热阻计算表达式为：
Rd-A＝Ra1//Rr1 (8)
触点区散热包括对流散热和辐射散热两部分。故定义对流散热热阻和辐射散热热阻。
静触杆的对流散热热阻为：
Figure GDA0003947879680000082
其中，r为静触杆半径，l为静触杆长度,hc为静触杆的对流换热系数。
动触头的对流散热热阻为：
Figure GDA0003947879680000083
其中,S为动触头表面积。
触点区对流换热热阻为：
Ra2＝Ra21//Ra22 (11)
触点区辐射散热热阻为：
Figure GDA0003947879680000084
综上，触点区热阻计算表达式为：
Rc-A＝Ra2//Rr2 (13)
静触头区的对流散热热阻为：
Figure GDA0003947879680000085
其中，,hs为静触头区的对流换热系数.
静触头区辐射散热热阻为：
Figure GDA0003947879680000091
综上，静触头区热阻计算表达式为：
Rs-A＝Ra3//Rr3 (16)
触点区的动触头通过导体的热传导向导杆传热，热阻定义为：
Figure GDA0003947879680000092
其中，Ts为触点的温度，T1为导杆的温度，Q为传导热量。
根据导体的热传导方程，可得热流密度计算表达式
Figure GDA0003947879680000093
其中：λ为导体的热传导系数，S为接触面积,即动触头表面积，
Figure GDA0003947879680000094
为传导方向上的温度梯度。
触点区的静触杆通过导体的热传导向绞线部分传热，热阻定义为：
Figure GDA0003947879680000095
其中，Ts为触点的温度，T2为绞线的温度，λ为导体的热传导系数，S为接触面积，
Figure GDA0003947879680000096
为传导方向上的温度梯度。
S12：采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数；
进一步地，所述采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数，具体包括：
利用Comsol软件对所述隔离开关进行物理建模，并采用有限元算法对所述隔离开关的物理模型进行热力学仿真，计算不同环境温度、环境风速、运行年限下的热力学参数；所述热力学参数包括等效热容；
其中，所述物理模型包括：接线板、绞线、静触杆、动触头、导杆和底座。
在本发明实施例中，根据预先获取的隔离开关结构尺寸和材料，使用Comsol软件对隔离开关进行物理建模，建立隔离开关的三维几何模型，如图5所示，之后利用有限元算法对隔离开关的三维几何模型进行热力学仿真，如图6所示，提取对流换热系数和几何面积等参数，输入热阻计算模型对热阻参数进行计算，获得较为准确的热阻表达式，避免因实际设备复杂，根据热力学方程利用解析法计算热路模型里的对流换热系数、几何面积等会十分复杂，甚至可能因人为因素导致较大的误差。
类比于基尔霍夫定律，所述静态热路模型的函数表达为：
Figure GDA0003947879680000101
其中，T1表示导杆的温度，T2表示绞线的温度，Ts表示触点的温度，Te表示环境温度；Q1表示导杆的欧姆热源，Q2表示绞线的欧姆热源，Q3表示触点的欧姆热源；Rd1表示动触点处对导杆和绞线的热阻；Rd1表示静触点处对导杆和绞线的热阻；RS-A表示静触头区热阻；Rd-A表示导杆与底座散热热阻；Rc-A表示动触头区热阻。
采用迭代算法，对上述式(20)求解，可以获得T1、T2、Ts的值。
S13：根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正；
进一步地，S13：根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正，具体包括：
S131：计算所述静态热路模型中的等效热阻；
S132：根据所述静态热路模型中的等效热阻以及热力学仿真得到的等效热容，建立动态热路模型；
S133：将计算所得的所述隔离开关的热力学参数输入至所述动态热路模型，对所述动态热路模型中的热力学参数进行修正。
在本发明实施例中，如图4所示，在原有的稳态热场热路模型中加入等效热容，描述隔离开关热场建立的暂态过程，相应的热时间常数为：
Figure GDA0003947879680000111
其中，cp为导体比热，J/(kg·K)；G为导体重量，kg；H为导体表面综合散热系数；S为导体表面积，m2；R为等效热阻，从稳态热路模型计算获得；C为等效热容，通过有限元仿真获得。
通过热时间常数得到隔离开关内部导体温升T与通流时间t的关系式为：
Figure GDA0003947879680000112
即，所述动态热路模型的函数表达为：
Figure GDA0003947879680000113
其中，cp为导体比热；G为导体重量；H为导体表面综合散热系数；S为导体表面积；C为等效热容，R为等效热阻。
S14：采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
进一步地，S14：采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间，具体包括：
S141：采用所述修正后的动态热路模型，计算不同环境温度、环境风速、运行年限下的热点温度，并根据不同环境温度、环境风速、运行年限下的热点温度，生成热点温度变化曲线；
S142：根据所述热点温度变化曲线，预测所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
相对于现有技术，本发明实施例的有益效果在于：
1、通过对隔离开关进行热力学分析，分析其每个部分的产热、传热、散热的路径及特点，建立结合环境温度、环境风速、运行年限等参量的隔离开关动态热路模型，隔离开关动态热路模型的建模容易实施且适用范围广，避免了传统温升实验的复杂和局限性；
2、利用有限元数值软件Comsol对隔离开关进行建模与有限元仿真计算，对热路模型中的热力学参数进行数值计算，分别对多因素影响下的隔离开关热力学参数进行计算，得到相应的热力学函数，并以计算所得的热力学函数对热路模型进行修正，大大提高了热路模型的计算准确度、计算速度；
3、结合环境温度、环境风速和运行年限对隔离开关热点温度的影响，考虑因素多，问题全面，更适用于实际应用；
4、根据修正并验证过的隔离开关动态热路模型，模型简洁，计算快速，适用于变电站隔离开关的在线监测及调控，只需要输入环境参数及负荷情况，即可计算出动态增容的安全运行时间。
请参阅图7，本发明第二实施例还提供了一种隔离开关动态增容运行预测装置，包括：
模型建立模块1，用于根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型；
仿真模块2，用于采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数；
模型修正模块3，用于根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正；
运行时间预测模块4，用于采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
在一种可选的实施例中，所述模型建立模块1，用于以所述隔离开关的动触头、静触头以及导体回路为发热源，建立静态热路模型；其中，所述导体回路包括导杆、绞线。
在一种可选的实施例中，所述仿真模块2，用于利用Comsol软件对所述隔离开关进行物理建模，并采用有限元算法对所述隔离开关的物理模型进行热力学仿真，计算不同环境温度、环境风速、运行年限下的热力学参数；所述热力学参数包括等效热容；
其中，所述物理模型包括：接线板、绞线、静触杆、动触头、导杆和底座。
在一种可选的实施例中，所述静态热路模型的函数表达为：
Figure GDA0003947879680000131
其中，T1表示导杆的温度，T2表示绞线的温度，Ts表示触点的温度，Te表示环境温度；Q1表示导杆的欧姆热源，Q2表示绞线的欧姆热源，Q3表示触点的欧姆热源；Rd1表示动触点处对导杆和绞线的热阻；Rd2表示静触点处对导杆和绞线的热阻；RS-A表示静触头区热阻；Rd-A表示导杆与底座散热热阻；Rc-A表示动触头区热阻。
在一种可选的实施例中，所述模型修正模块3包括：
等效热阻计算单元，用于计算所述静态热路模型中的等效热阻；
动态热路模型建立单元，用于根据所述静态热路模型中的等效热阻以及热力学仿真得到的等效热容，建立动态热路模型；
动态热路模型修正单元，用于将计算所得的所述隔离开关的热力学参数输入至所述动态热路模型，对所述动态热路模型中的热力学参数进行修正。
在一种可选的实施例中，所述动态热路模型的函数表达为：
Figure GDA0003947879680000141
其中，cp为导体比热；G为导体重量；H为导体表面综合散热系数；S为导体表面积；C为等效热容，R为等效热阻。
在一种可选的实施例中运行时间预测模块4包括：
热点温度变化曲生成单元，用于采用所述修正后的动态热路模型，计算不同环境温度、环境风速、运行年限下的热点温度，并根据不同环境温度、环境风速、运行年限下的热点温度，生成热点温度变化曲线；
安全运行时间预测单元，用于根据所述热点温度变化曲线，预测所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
参见图8，是本发明第三实施例提供的隔离开关动态增容运行预测设备的示意图。如图8所示，该隔离开关动态增容运行预测设备包括：至少一个处理器11，例如CPU，至少一个网络接口14或者其他用户接口13，存储器15，至少一个通信总线12，通信总线12用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口13可选的可以包括USB接口以及其他标准接口、有线接口。网络接口14可选的可以包括Wi-Fi接口以及其他无线接口。存储器15可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器15可选的可以包含至少一个位于远离前述处理器11的存储装置。
在一些实施方式中，存储器15存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集:
操作系统151，包含各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务；
程序152。
具体地，处理器11用于调用存储器15中存储的程序152，执行上述实施例所述的隔离开关动态增容运行预测方法，例如图1所示的步骤S11。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如模型建立模块。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述隔离开关动态增容运行预测设备中的执行过程。
所述隔离开关动态增容运行预测设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述隔离开关动态增容运行预测设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是隔离开关动态增容运行预测设备的示例，并不构成对隔离开关动态增容运行预测设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
所称处理器11可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器11是所述隔离开关动态增容运行预测设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个隔离开关动态增容运行预测设备的各个部分。
所述存储器15可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器11通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述隔离开关动态增容运行预测设备的各种功能。所述存储器15可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器15可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述隔离开关动态增容运行预测设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明第四实施例还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包括存储的计算机程序，其中，在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如第一实施例中任意一项所述的隔离开关动态增容运行预测方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种隔离开关动态增容运行预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型；以所述隔离开关的动触头、静触头以及导体回路为发热源，建立静态热路模型；
采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数；
根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正；在所述静态热路模型中添加热容，建立动态热路模型；
采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
2.如权利要求1所述的隔离开关动态增容运行预测方法，其特征在于，所述根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型，具体包括：
以所述隔离开关的动触头、静触头以及导体回路为发热源，建立静态热路模型；其中，所述导体回路包括导杆、绞线。
3.如权利要求1所述的隔离开关动态增容运行预测方法，其特征在于，所述采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数，具体包括：
利用Comsol软件对所述隔离开关进行物理建模，并采用有限元算法对所述隔离开关的物理模型进行热力学仿真，计算不同环境温度、环境风速、运行年限下的热力学参数；所述热力学参数包括等效热容；
其中，所述物理模型包括：接线板、绞线、静触杆、动触头、导杆和底座。
4.如权利要求2所述的隔离开关动态增容运行预测方法，其特征在于，所述静态热路模型的函数表达为：
Figure FDA0003947879670000021
其中，T1表示导杆的温度，T2表示绞线的温度，Ts表示触点的温度，Te表示环境温度；Q1表示导杆的欧姆热源，Q2表示绞线的欧姆热源，Q3表示触点的欧姆热源；Rd1表示动触点处对导杆和绞线的热阻；Rd2表示静触点处对导杆和绞线的热阻；RS-A表示静触头区热阻；Rd-A表示导杆与底座散热热阻；Rc-A表示动触头区热阻。
5.如权利要求3所述的隔离开关动态增容运行预测方法，其特征在于，所述根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正，具体包括：
计算所述静态热路模型中的等效热阻；
根据所述静态热路模型中的等效热阻以及热力学仿真得到的等效热容，建立动态热路模型；
将计算所得的所述隔离开关的热力学参数输入至所述动态热路模型，对所述动态热路模型中的热力学参数进行修正。
6.如权利要求5所述的隔离开关动态增容运行预测方法，其特征在于，所述动态热路模型的函数表达为：
Figure FDA0003947879670000022
其中，cp为导体比热；G为导体重量；H为导体表面综合散热系数；S为导体表面积；C为等效热容，R为等效热阻；Ts表示触点的温度，T表示隔离开关内部导体温升，Te表示环境温度,t表示通流时间。
7.如权利要求6所述的隔离开关动态增容运行预测方法，其特征在于，采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间，具体包括：
采用所述修正后的动态热路模型，计算不同环境温度、环境风速、运行年限下的热点温度，并根据不同环境温度、环境风速、运行年限下的热点温度，生成热点温度变化曲线；
根据所述热点温度变化曲线，预测所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
8.一种隔离开关动态增容运行预测装置，其特征在于，包括：
模型建立模块，用于根据隔离开关的散热路径，建立静态热路模型；以所述隔离开关的动触头、静触头以及导体回路为发热源，建立静态热路模型；
仿真模块，用于采用有限元算法对所述隔离开关进行热力学仿真，计算所述隔离开关的热力学参数；
模型修正模块，用于根据所述隔离开关的热力学参数以及所述静态热路模型，建立动态热路模型，并采用所述隔离开关的热力学参数对所述动态热路模型进行修正；在所述静态热路模型中添加热容，建立动态热路模型；
运行时间预测模块，用于采用修正后的动态热路模型，预测出所述隔离开关在动态增容运行时的最大负荷安全运行时间。
9.一种隔离开关动态增容运行预测设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的隔离开关动态增容运行预测方法。
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包括存储的计算机程序，其中，在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如权利要求1至7中任意一项所述的隔离开关动态增容运行预测方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110705173B (zh) * 2019-11-06 2022-12-20 中国计量科学研究院 一种基于边界热源传热模型不确定参数的热阻等效修正方法
CN112597628B (zh) * 2020-11-30 2022-11-04 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种变压器温升估计的方法及系统
CN112765861B (zh) * 2020-12-30 2023-06-20 广东电网有限责任公司电力科学研究院 高压开关设备过热缺陷的温度特征曲线获取方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101685968A (zh) * 2009-07-24 2010-03-31 重庆大学 配电网可靠性评估的故障扩散方法
CN101882182A (zh) * 2010-07-22 2010-11-10 广东电网公司中山供电局 电力系统建模方法及电力系统建模系统
CN104732006A (zh) * 2014-12-31 2015-06-24 国家电网公司 一种igbt模块的稳态温度计算方法
WO2017144195A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Audi Ag Elektromechanische schalteinrichtung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2487185B (en) * 2011-01-05 2015-06-03 Penny & Giles Controls Ltd Power Switching Circuitry

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101685968A (zh) * 2009-07-24 2010-03-31 重庆大学 配电网可靠性评估的故障扩散方法
CN101882182A (zh) * 2010-07-22 2010-11-10 广东电网公司中山供电局 电力系统建模方法及电力系统建模系统
CN104732006A (zh) * 2014-12-31 2015-06-24 国家电网公司 一种igbt模块的稳态温度计算方法
WO2017144195A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Audi Ag Elektromechanische schalteinrichtung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《特高压换流变压器模块化设计方案及其应用策略》;雷园园等;《南方电网技术》;20150320;第9卷(第3期);正文1-7页 *

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