[发明专利]基于Matlab/Simulink的交流故障电弧仿真方法

权利要求书

1.一种基于Matlab/Simulink的交流故障电弧仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)基于直流电弧的数学模型，根据电弧静特性和动特性的关系，对电弧的动态伏安特性的数学模型提出假设，从而建立阻性系统和阻感性系统中的低电压串联交流故障电弧动态数学模型；

2)通过对交流故障电弧动态数学模型的分析，确定交流故障电弧的燃烧过程；

3)根据交流故障电弧的燃烧过程和动态数学模型，通过Matlab/Simulink软件建立交流故障电弧的仿真模型；

4)在阻性系统和阻感性系统中运行交流故障电弧的仿真模型，并输出仿真模型的仿真结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于Matlab/Simulink的交流故障电弧仿真方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为：

11)直流电弧的数学模型可由Ayrton的经验公式来表达如下：

Ua=A+BIa]]>

式中U_a为直流电弧两端电压，I_a为直流电弧电流，A、B为常数；

12)根据电弧静特性和动特性的关系和静特性的Ayrton经验公式，对电弧的动态伏安特性的数学模型提出假设公式为：

ua=a+bia+c]]>

式中u_a为交流电弧两端电压，i_a为交流电弧电流，a、b、c为常数；

13)当系统为阻性系统时，设负载电阻为R；

设输入的交流电压源为u_s(t)，且

u_s(t)＝U_msinωt，其中U_m为交流电最大值、ω为交流电频率

阻性系统中的低电压串联交流故障电弧动态数学模型如下：

Umsinωt=iaR+a+bia+c]]>

得到的电弧电流i_a和电弧两端电压u_a分别如下：

ia(t)=Umsinωt-cR-a+(cR+a-Umsinωt)2-4R(ac+b-cUmsinωt)2R]]>

ua(t)=a+2bRUmsinωt+cR-a+(cR+a-Umsinωt)2-4R(ac+b-cUmsinωt)]]>

当系统为阻感性系统时，设负载阻抗为z=R+jωL；

阻感性系统中低电压串联交流故障电弧动态数学模型如下：

Umsinωt=iaR+Ldiadt+a+bia+c]]>

用欧拉法求解上述微分方程的数值解得到电弧电流的递推公式：

ian+1=ian+hL(Umaxsinωt-ianR-a-bian+c)]]>

其中h为时间步长。