CN117436288B - 航空直流故障电弧模型仿真方法和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电气工程技术领域，公开了一种航空直流故障电弧模型仿真方法和存储介质，航空直流故障电弧模型仿真方法包括：采集直流故障电弧测试系统的试验数据，试验数据包括电弧电压和电弧电流；基于电弧的能量平衡原理对电弧的整个动态过程进行建模，并结合试验数据和电弧功率模型，推导出电压平均模型；基于试验电路，搭建电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型。本发明基于试验电路，搭建电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型，数据来源于试验，真实可靠。
Description
技术领域
本发明属于电气工程技术领域，具体涉及航空直流故障电弧模型仿真方法和存储介质。
背景技术
直流串联电弧是飞机配电系统常见故障之一。输电线路潜在的连接器松动或电缆芯线断裂是造成此类电弧的主要原因。当飞机处于低电压飞行环境时，电弧故障的阈值会明显降低，电弧故障更容易发生。在电弧燃烧过程中，会产生强烈的光、辐射和大量的热能，对周围部件或终端部件造成严重的物理损伤或电气损伤，甚至可能引发区域性火灾。
同时，随着更多电动飞机甚至全电动飞机的快速发展，飞机电力系统的功率等级和输电网络的复杂度不断提高，导致电弧故障的风险和概率进一步增加。与其他类型的故障电弧不同，直流串联型故障电弧不具备过零特性，难以自行熄灭。同时，其表现出较高的电阻，不会引起线路电流的增加，因此，很难通过断路器从线路上快速切除。这些因素使得直流电弧故障更加隐蔽，难以检测和保护。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种航空直流故障电弧模型仿真方法和存储介质，以解决目前存在的线缆直流电弧故障隐蔽、难以检测的问题。
第一方面，本发明提供了一种航空直流故障电弧模型仿真方法，所述航空直流故障电弧模型仿真方法包括：采集直流故障电弧测试系统的试验数据，所述试验数据包括电弧电压和电弧电流；基于电弧的能量平衡原理对电弧的整个动态过程进行建模，并结合所述试验数据和电弧功率模型，推导出电压平均模型；基于试验电路，搭建所述电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型。
在一种可选的实时方式中，所述直流故障电弧测试系统包括：电弧发生器，所述电弧发生器包括阳极、阴极和驱动机构，所述驱动机构与所述阴极连接，以驱动所述阴极靠近或远离所述阳极而产生电弧以改变所述试验回路中的电流和电压；数据检测装置，适于检测所述试验回路以获取所述试验数据；其中，所述试验数据包括电极间距以及电弧燃烧时间。
在一种可选的实时方式中，对电弧的整个动态过程进行建模，并结合采集的所述电弧电压、所述电弧电流和电弧功率模型，推导出电压平均模型，具体包括：根据电极间距从接触到分离的动态过程和电弧功率关系，构建电弧功率模型；根据所述功率模型拟合出电弧电压和弧柱间平均场强、电极间距、电极压降的数学模型：；其中，E为弧柱间平均场强，L(t)为电极间距，Uak为电极压降。
在一种可选的实时方式中，根据电极间距从接触到分离的动态过程和电弧功率关系，构建电弧功率模型，具体包括：将电弧能量分布划分为传导、对流、辐射三种方式；对于电流小于30A的情况，假定电极间距等于弧长，间隙平均场强等于弧柱内部场强，电极压降在电弧运动过程中保持不变，电极上的功率损耗与弧柱区分开；耗散功率与电极间距成正相关；
在一种可选的实时方式中，分析耗散功率计算函数，具体包括：计算耗散功率Ploss如下：；式中：Pcon为传导散热功率、Pcov对流散热功率、Prad为辐射散热功率；计算电弧总功率Parc如下： />式中，Uak为电极的耗散功率；Iarc为电弧电流；Pint为弧柱区的输入功率；计算弧柱区的输入功率Pint如下：/>；其中，弧柱沉积功率表示为：/>；式中，Qcol为弧柱沉积能量。
在一种可选的实时方式中，Pcol描述函数如下：
式中，C、D、K1、K2均是经验参数。
Ploss的描述函数为：；式中，A为散热功率系数；
Pint最大值Pmax描述函数为：
式中，Vload为负载电压，Iload为负载电流。
在一种可选的实时方式中，依据Pcol、Ploss、Pint三者关系获得变量约束关系对Ploss与Pcol描述函数中参数进行推导，具体包括：
约束条件为：
参数表达式为：
式中，Q为Pint与Ploss曲线的交点；tQ为Q点横坐标；PQ为Q点纵坐标；LQ为在Q点的电极间距；Lr是燃弧过程中电极移动距离；tdur为电弧的总燃烧时间。
在一种可选的实时方式中，计算电弧电极间隙平均场强以及电弧电压，完成仿真计算，具体包括：
式中，L(t)为电极间距；Iarc为电弧电流；
通过公式
完成仿真中耦合电路方程迭代求解形成。
在一种可选的实时方式中，基于试验电路与平均模型，搭建所述电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型，具体包括：利用Matlab/Simulink搭建仿真试验电路，在Function功能模块中建立模型程序完成仿真。
另一方面，本发明提供了一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的航空直流故障电弧模型仿真方法的步骤。
由于上述的存储介质可实现上述的航空直流故障电弧模型仿真方法的步骤，因此，使得该存储介质具有航空直流故障电弧模型仿真方法的一切有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的流程图；
图2a为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的电弧实验系统的电路图；
图2b为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的电弧发生器的结构示意图；
图3a为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的试验条件下的一组串联直流故障电弧数据流程图之一；
图3b为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的试验条件下的一组串联直流故障电弧数据流程图之二；
图4为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的电弧功率关系示意图；
图5为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的一组弧柱区域Ploss和Pint数据的动态分析图；
图6为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的平均模型的Matlab/Simulink仿真图；
图7a为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的仿真模型与试验数据以及Zeller模型、双曲线模型的对比图之一；
图7b为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的仿真模型与试验数据以及Zeller模型、双曲线模型的对比图之二；
图8为本发明实施例的一种航空直流故障电弧模型仿真方法的简化的出现电弧故障的飞机直流配电系统。
附图标记说明
110、驱动机构；140、负载电阻；150、电压传感器；160、阴极；170、阳极；180、电流传感器；190、距离传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
直流串联电弧的数值建模是一种重要的研究方法。精确的数值模型不仅可以预测配电系统中电弧电压和电流瞬态过程的影响，还可以在一定程度上还原电弧的信号特征，为电弧检测算法的发展提供了早期的验证方法。同时，能够有效帮助系统设计人员在系统的设计开发阶段开展分析工作，并以此为基础优化系统设计方案。然而，目前缺乏适用于飞机直流配电系统的高性能故障电弧模型。
下面结合图1至图8，描述本发明的实施例。
如图1所示，根据本发明的实施例，一方面，提供了一种航空直流故障电弧模型仿真方法，航空直流故障电弧模型仿真方法包括：
步骤S101：采集直流故障电弧测试系统的试验数据，试验数据包括电弧电压和电弧电流；
步骤S103：基于电弧的能量平衡原理对电弧的整个动态过程进行建模，并结合试验数据和电弧功率模型，推导出电压平均模型；
步骤S105：基于试验电路，搭建电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型。
本发明基于试验电路，搭建电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型，数据来源于试验，真实可靠。
具体地，直流故障电弧测试系统包括试验回路和数据检测装置，试验回路包括电弧发生器，电弧发生器适于产生电弧或熄灭电弧；数据检测装置适于检测试验回路以获取试验数据。
更为具体地，如图2a和图2b所示，电弧发生器包括阳极170、阴极160和驱动机构110，驱动机构110与阴极160连接，以驱动阴极160靠近或远离阳极170，从而改变试验回路中的电流和电压。
其中，直流故障电弧测试系统还包括：滑轨和滑块，滑块与阴极160连接，且滑块与滑轨滑动连接，滑块还与驱动机构110的驱动端连接，使得阴极160可沿滑轨的延伸方向进行直线移动。驱动机构110可以为电机。
上述的数据检测装置包括：电流传感器180、电压传感器150、时间采集模块和距离采集模块，电流传感器180连接于试验回路，以采集电弧电流，电压传感器150连接于试验回路，以采集电弧电压，时间采集模块适于获取阴极160移动的时间，距离采集模块适于获取电极间距，本实施例中的距离采集模块为距离传感器190。
可以理解为，电流传感器180设于电流探头，电压传感器150设于电压探头，阳极170和阴极160由碳棒和铜棒组成，其中，阳极170固定，阴极160由步进电机驱动在滑轨上匀速运动。
另外，试验回路还包括可与电弧发生器串连的负载电阻140和直流电源。其中，电阻负载可以设置成电阻负载箱，电源为直流稳压电源，该电源输出电压为270V，输出电流可通过电阻负载箱调节。
电弧发生器如图2b所示，包括一个固定电极、一个活动电极以及一个滑块，固定电极为阳极170由碳棒组成，活动电极为阴极160由铜棒组成，阴极160安装在滑块上并由步进电机驱动在滑轨上匀速运动。试验前两电极处于接触状态，电弧间距由步进电机的速度和时间决定。电压探头、电流探头的采集频率分别为100KHz。
在另外一个实施例中，对于步骤S101，采集直流故障电弧测试系统的试验数据，包括采集直流故障电弧测试系统的电弧电压和电弧电流，具体包括：
步骤S201：控制驱动机构110驱动阴极160，使得阳极170与阴极160完全接触而形成试验回路；
步骤S203：采集试验电路正常情况下的电压信号和电流信号；
步骤S205：控制驱动机构110驱动阴极160移动，以使得电极间隙被击穿而产生电弧，直至电极间隙逐渐增大到电弧熄灭；
步骤S207：采集试验电路在电弧故障下的电压信号和电流信号；
步骤S209：改变负载电阻140的大小以控制故障电弧发生前的正常线路电流，并采集在不同负载下的电弧电压和电流信号。
可以理解为，设置直流电源输出的电压可以为270V，调节步进电机，步进电机驱动阴极160移动，直至阴极160与阳极170完全接触，从而会使得整个试验回路闭合，就可以开始进行试验。
通过电压探头、电流探头可以分别采集试验电路在正常情况下的电压信号、电流信号阴极160。输入指令，在步进电机的驱动下，电极间距被击穿而产生电弧，直至电极间距增大到一定程度，电弧熄灭。然后再通过电压、电流传感器180采集试验电路电弧故障下的电压、电流信号。最后通过改变负载电阻140的大小来控制故障电弧发生前的正常线路电流，重复步骤S205和步骤S207，采集在不同负载下的电弧电压、电流信号。
图3a和图3b所示为一组数据，代表了试验条件下模拟串联直流故障电弧的基本特征。其中，当时间为0.2s时，阴极160电极开始移动。此时，瞬间形成一条电弧。电极两端的电压瞬间上升至Uak。同时，电流从线路电流Iload瞬间跌落至Iak。随着电极间距的均匀增大，电压逐渐增大，电流逐渐减小。当时间为1.5s时，电弧熄灭，电极间电压瞬间变为电源电压270V，同时电流降为0A。
在另外一个实施例中，对电弧的整个动态过程进行建模，并结合采集的电弧电压、电弧电流和电弧功率模型，推导出电压平均模型，具体包括：
步骤S301：根据电极间距从接触到分离的动态过程和电弧功率关系，构建电弧功率模型；
步骤S303：根据功率模型拟合出电弧电压和弧柱间平均场强、电极间距、电极压降的数学模型：
；
其中，E为弧柱间平均场强，L(t)为电极间距，Uak为电极压降。
其中，步骤S301，根据电极间距从接触到分离的动态过程和电弧功率关系，构建电弧功率模型，具体包括：
将电弧能量分布划分为传导、对流、辐射三种方式；
对于电流小于30A的情况，假定电极间距等于弧长，间隙平均场强等于弧柱内部场强，电极压降在电弧运动过程中保持不变，电极上的功率损耗与弧柱区分开；
耗散功率与电极间距成正相关；
可以理解为，对电弧能量分布进行细致划分：输入功率由飞机电源提供，在阴阳两极上由于电离过程和射流过程产生能量损耗形成电压降，弧柱区域得能量耗散过程分为传导、对流、辐射三种方式；
对电弧模型推导条件进行假设：对于低压小电流情况，电弧在电极分离直至灭弧的过程中不会拉至很长的长度，其中，试验中5A情况下电极间距不超过2cm，此时忽略气流效应引发的电弧弯曲，简单的认为电极间距等于弧长，间隙平均场强等于弧柱内部场强；电极压降Uak认为在电弧运动过程中始终保持不变，电极上的功率损耗与弧柱区分开讨论；认为耗散功率Ploss与电极间距成正相关。
本实施例中电极间距从接触到分离的动态过程中，电弧电流电压变化如图3a所示,电弧总功率变化如图3b所示。电弧动态功率分布如图4所示，其中电弧散热功率Ploss包括热传导功率Pcon、热对流功率Pcov、热辐射功率Prad。Uad和Ucd分别为阳极170和阴极160压降。Pcol为弧柱沉积功率。
其中，分析耗散功率Ploss描述函数，具体包括：
耗散功率具体为：
式中：Pcon为传导散热功率、Pcov对流散热功率、Prad为辐射散热功率
本发明采用启发式模型的建模方法，定义电弧散热功率Ploss为：
电弧散热功率用指数函数表示，其中，L(t)为电极间距，是时间的函数，A为散热功率幅值系数。
弧柱沉积功率Pcol定义为：
电弧总功率Parc应描述函数为：当为电极上的耗散功率即Uak与Iarc的乘积与弧柱区的输入功率Pint之和：
式中，Uak为电极的耗散功率；Iarc为电弧电流；Pint为弧柱区的输入功率。
弧柱区的输入功率应当等于弧柱区的耗散功率Ploss与弧柱沉积功率Pcol之和：
其中弧柱沉积功率应表示为：
式中，为弧柱沉积能量，t为时间。
Pcol在电弧燃弧初始阶段即电极间距较小时为正值，当电极间距不断增加至电弧稳定燃烧时为 0，此时电弧处于静态平衡状态，而当电极继续运动，外部输入功率无法支持电弧稳定燃烧，弧柱沉积能量Qcol下降，Pcol此时为负值。基于以上提出Pcol描述函数如下：
式中，C、D、K1、K2均是经验参数。
对于稳定燃烧的静态电弧，Pcol为0，此时散热功率Pcol应等于输入功率Pint；对于电极处于匀速运动状态的动态电弧，当电弧剧烈燃烧，能量和温度升高时，Pcol应为正，此时Ploss<Pint。试验中已知电极间距和时间的函数，对于匀速运动的电极L(t)=Vgapt。
为了确定参数C、D、K1、K2的取值，需要对试验数据进行分析。图5为一组具有代表性的数据。为便于分析，截取电弧发生到熄弧的数据，将时间t和功率P用标准值表示，0.25VdcIload为最大电弧总功率，tdur为电弧持续时间。对原始数据进行100倍稀释以平滑数据，减少分析过程中噪声信号的干扰。
为了定义参数的具体表达式并缩减参数数量，将对弧柱的总耗散功率 Ploss以及Pint建立新的描述函数，具体包括：
认为Ploss是以L(t)为自变量的单调增加函数，采用指数形式的控制方程来表征Ploss与 L(t)的正相关关系，Ploss的新描述函数为：
式中，A为散热功率系数；e为自然对数。
Pint最大值Pmax描述函数为：
式中，Vload为负载电压，Iload为负载电流。
依据Pcol、Ploss、Pint三者关系获得变量约束关系对Ploss与Pcol描述函数中参数进行推导，具体包括：
约束条件为：
参数表达式为：
式中，Q为Pint与Ploss曲线的交点；tQ为Q点横坐标；PQ为Q点纵坐标；LQ为在Q点的电极间距；Lr是燃弧过程中电极移动距离；tdur为电弧的总燃烧时间。
计算电弧电极间隙平均场强以及电弧电压，完成仿真计算，具体包括：
式中，L(t)为电极间距；Iarc为电弧电流。
通过公式
完成仿真中耦合电路方程迭代求解形成。图5中，Pint为试验数据，Ploss和Pcol可用公式表示。首先在图5中标出两个重要数据点Q和Q1。定义坐标值为(tQ,PQ)和(tQ1,0)，分别为Pint和Ploss的交点以及Pcol在坐标轴原点之后的第2个交点。在区间(0,tQ)，Pint>Ploss，此时电弧燃烧剧烈，弧柱沉积能量Qcol增大。同时，散热功率Ploss也随之增大。当到达Q点时，Pint=Ploss，tQ=tQ1，当电极继续运动到区间(tQ,1)时，Pint<Ploss，此时电弧能量减小，弧柱半径变小，电弧趋于熄灭。
由以上分析可知，当Vgaptdur=Lr,VgaptQ=LQ时，可以得到系数关系：
弧柱的平均电场强度E可由电弧输入功率Pint、电弧电流Iarc和电极间距L(t)表示：
因此，电弧模型只需要3个经验参数：点Q的坐标(tQ，PQ)，D，PQ可以直接从试验数据中获得，因此只需要估计tQ的大小。本发明选取0.75tdur作为Q点的横坐标，D值选取0.165。
综合考虑了弧柱散热功率、弧柱沉积功率对弧柱输入功率的影响，仿真模型的输入包括电弧电压和电弧电流，仿真结果受这两个因素影响，与实际相符。
在另外一个实施例中，将仿真模型与试验数据以及Zeller模型、双曲线模型进行对比。
构建仿真模型，对电压平均模型进行性能检测。
基于试验电路与平均模型，搭建电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型，具体包括：利用Matlab/Simulink搭建仿真试验电路，在Function功能模块中建立模型程序完成仿真。
本实施例中基于试验中的电路搭建了仿真模型，如图6所示，在仿真模型中，端口1和端口2分别为外部电路的正、负输入输出的连接点，表示Simulink子系统与外部电路的连接。通过端口1输入外部电路电压电流，并连接电流测量表向Matlab/Simulink的函数功能Function模块导入电流值，时钟模块导入时间用于控制电极间距。所输入的电流值与时间值带入模型控制方程中，计算出当前时间步的电压值。将电弧电阻特性通过受控电压源来表征，通过受控电压源输出端与电流测量表连接，将电路中电流电压值的响应电弧电流作为下一时间步的初始值。在Function模块与受控电压源之间连接延迟模块避免代数环问题。以此迭代求解整个时间段的电弧电压和电流。其中示波器用于观察电路电流电压波形。
图7a和图7b为提出的模型与试验数据以及Zeller模型、双曲线模型的电压电流对比图。
4组电弧电压曲线与电流如图7a和图7b所示：试验电弧电压、Zeller电弧模型、双曲线模型和本发明提出的电弧模型。
当t<2s时，Zeller模型在起弧和燃弧的前半段与试验数据相差较大，而双曲线模型和本发明提出的模型与试验数据较为接近。当t>4s时，电弧处于熄弧的不稳定阶段，三组模型差异明显。Zeller模型和双曲线模型与试验数据差距较大，本发明提出的模型更接近试验数据。与双曲线模型和Zeller模型相比，本发明提出的模型在引弧和燃弧过程中的仿真效果明显更好。
三组模型的仿真参数及具体对比见表1。
表1
与Zeller模型和双曲线模型相比，本发明提出的仿真模型只需要3个经验系数：tQ、PQ、D，在试验数据集中可以选择tQ和PQ。本发明提出的模型精度为94.50%，高于Zeller模型(75.94%)和双曲线模型(88.58%)。
图8将所提出的模型放入简化的飞机直流配电系统中检测电流电压，模拟飞机配电系统中发生电弧故障后对配电系统的影响。
上述的仿真系统具有较高的精度，可用于飞机直流配电系统故障电弧瞬态仿真。与双曲线模型和Zeller模型相比，本发明提出的模型在引弧和燃弧过程中的仿真效果更接近试验数据。
根据本发明的实施例，另一方面，还提供了一种存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现任一项的故障检测方法的步骤。
上述的实施例中，存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROMRead-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行上述实施例记载的方法步骤。
本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本公开的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。
可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本公开不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种航空直流故障电弧模型仿真方法，其特征在于，所述航空直流故障电弧模型仿真方法包括：
采集直流故障电弧测试系统的试验数据，所述试验数据包括电弧电压和电弧电流；
基于电弧的能量平衡原理对电弧的整个动态过程进行建模，并结合所述试验数据和电弧功率模型，推导出电压平均模型；
基于试验电路，搭建所述电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型；
所述直流故障电弧测试系统包括：
试验回路，包括电弧发生器，所述电弧发生器包括阳极(170)、阴极(160)和驱动机构(110)，所述驱动机构(110)与所述阴极(160)连接，以驱动所述阴极(160)靠近或远离所述阳极(170)而产生电弧以改变所述试验回路中的电流和电压；
数据检测装置，适于检测所述试验回路以获取所述试验数据；
其中，所述试验数据包括电极间距以及电弧燃烧时间；
对电弧的整个动态过程进行建模，并结合采集的所述电弧电压、所述电弧电流和电弧功率模型，推导出电压平均模型，具体包括：
根据电极间距从接触到分离的动态过程和电弧功率关系，构建电弧功率模型；
根据所述功率模型拟合出电弧电压和弧柱间平均场强、电极间距、电极压降的数学模型：
Uarc＝EL(t)+Uak；
其中，E为弧柱间平均场强，L(t)为电极间距，Uak为电极压降；
根据电极间距从接触到分离的动态过程和电弧功率关系，构建电弧功率模型，具体包括：
将电弧能量分布划分为传导、对流、辐射三种方式；
对于电流小于30A的情况，假定电极间距等于弧长，间隙平均场强等于弧柱内部场强，电极压降在电弧运动过程中保持不变，电极上的功率损耗与弧柱区分开；
耗散功率与电极间距成正相关；
计算电弧电极间隙平均场强以及电弧电压，完成仿真计算，具体包括：
式中，L(t)为电极间距；Iarc为电弧电流；
通过公式
Uarc＝EL(t)+Uak
完成仿真中耦合电路方程迭代求解形成。
2.根据权利要求1所述的航空直流故障电弧模型仿真方法，其特征在于，分析耗散功率描述函数，具体包括：
计算耗散功率Ploss如下：
Ploss＝Pcon+Pcov+Prad
式中：Pcon为传导散热功率、Pcov对流散热功率、Prad为辐射散热功率；
计算电弧总功率Parc如下：
Parc＝Pint+UakIarc
式中，Uak为电极的耗散功率；Iarc为电弧电流；Pint为弧柱区的输入功率，Uak与Iarc乘积为电极上耗散功率；
计算弧柱区的输入功率Pint如下：
Pint＝Ploss+Pcol
其中，弧柱沉积功率表示为：
式中，Qcol为弧柱沉积能量，t为时间。
3.根据权利要求2所述的航空直流故障电弧模型仿真方法，其特征在于，所述弧柱沉积功率Pcol描述函数如下：
式中，C、D、K1、K2均为经验参数；
所述耗散功率Ploss的描述函数为：
Ploss＝AeL(t)-A
式中，A为散热功率系数，e为自然对数；
所述输入功率Pint最大值Pmax描述函数为：
Pmax＝0.25(Vlood-Uak)Iload
式中，Vload为负载电压，Iload为负载电流。
4.根据权利要求3所述的航空直流故障电弧模型仿真方法，其特征在于，依据弧柱沉积功率Pcol、耗散功率Ploss、输入功率Pint三者关系获得变量约束关系对耗散功率Ploss与弧柱沉积功率Pcol描述函数中参数进行推导，具体包括：
约束条件为：
Pcol(0)＝0
Pcol(tQ)＝0
Ploss(tQ)＝PQ
Pmax＝Pcol(tdur)+Ploss(tdur)
参数表达式为：
式中，Q为Pint与Ploss曲线的交点；tQ为Q点横坐标；PQ为Q点纵坐标；LQ为在Q点的电极间距；Lr是燃弧过程中电极移动距离；tdur为电弧的总燃烧时间。
5.根据权利要求4所述的航空直流故障电弧模型仿真方法，其特征在于，基于试验电路与平均模型，搭建所述电压平均模型的Matlab/Simulink仿真模型，具体包括：
利用Matlab/Simulink搭建仿真试验电路，在Function功能模块中建立模型程序完成仿真；和/或
将所述仿真模型与试验数据以及Zeller模型、双曲线模型进行对比。
6.一种存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的航空直流故障电弧模型仿真方法的步骤。
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