[发明专利]换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法及系统

权利要求书

1.一种换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取有载分接开关各个部件的尺寸信息，并获取有载分接开关各个部件对应的磁导率；

基于所获取的尺寸信息和磁导率建立有载分接开关的三维模型；

基于所述三维模型确定有载分接开关磁-热耦合分析的线性方程组，并从线性方程组确定有载分接开关各个部件的磁-热耦合分布。

2.根据权利要求1所述的换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法，其特征在于，所述线性方程组通过以下方法计算：

对所述三维模型进行自适应网格剖分，以获取有载分接开关磁-热耦合分析的节点数N和单元数M；

根据所述节点数N和单元数M确定所述线性方程组：；其中，表示磁分析的系数矩阵，包含N*N个元素，中每个元素用表示；H表示温度分布的系数矩阵，包含N*N个元素，H为中每个元素用表示；表示磁分析的已知向量，大小为N，中每个元素用表示；表示温度分布的已知向量，大小为N，中每个元素用表示；表示磁分析的未知向量，大小为N，中每个元素用表示；表示温度分布的未知向量，大小为N，K中每个元素用表示；

、、和通过以下方法计算：

；

；

；

；

其中，表示数组B中行描述的空间区域，表示数组A中行数据建立的形状函数，表示数组A中行数据建立的形状函数，表示有载分接开关的磁边界条件，表示有载分接开关热边界条件。

3.根据权利要求2所述的换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法，其特征在于，所述线性方程组中的未知向量通过以下方法计算：

根据所述节点初始向量C₀和H₀，

将磁分析的系数矩阵D分解成M、B和N三个矩阵，通过以下方法分解：

如果i=j，则=，否则=0；

如果ij，则=，否则=0；

如果ij，则=，否则=0；

其中，i为自然数，且0iN；j为自然数，且0jN；

将温度分布的系数矩阵H分解成S、V和Q三个矩阵，通过以下方法分解：

如果i=j，则=，否则=0；

如果ij，则=，否则=0；

如果ij，则=，否则=0；

其中，i为自然数，且0iN；j为自然数，且0jN；

得到从、、、、和，计算和的公式：

（1-1）

（1-2）

=（1-3）

=--（1-4）

其中，w为自然数，且012000，重复迭代计算上述（1-1）-（1-4）的公式，直到且。

4.根据权利要求3所述的换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过以下公式计算有载分接开关三维模型中任一点的电场信息：

；

其中，表示有载分接开关磁-热耦合分析中的某一点电位，表示空间中j单元的体积,M为三维图形模型中的剖分的单元数，和是根据所述数组A中i行和j行数据建立的形状函数；

根据所述电场信息生成有载分接开关的电场云图。

5.一种换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算系统，其特征在于，所述系统包括参数获取模块、三维建模模块和磁-热耦合分布计算模块：

所述参数获取模块用于获取有载分接开关各个部件的尺寸信息，并获取有载分接开关各个部件对应的磁导率；

所述三维建模模块与参数获取模块连接，用于接收所述尺寸信息和磁导率，基于所述尺寸信息和磁导率建立有载分接开关的三维模型；

所述磁-热耦合分布计算模块与三维建模模块连接，用于接收所述三维模型，基于所述三维模型确定有载分接开关磁-热耦合分析的线性方程组，并从所述线性方程组确定有载分接开关各个部件的磁-热耦合分布。

6.一种应用如权利要求1-4任一所述的一种换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法，其特征在于，所述方法用于±500kV直流输电工程整流侧或者逆变侧换流变有载分接开关磁热分析确定。