[发明专利]智能直流断路器灭弧分析方法

权利要求书

1.一种智能直流断路器灭弧分析方法，其特征在于，包括步骤：

1)直流电弧动态特性及调控机理分析：

1.1)耦合多个物理场，建立燃弧期间小型直流断路器磁流体动力学仿真模型；其中物理场包括电磁场、温度场、气流场、辐射特性中的一个或者多个；

1.2)在磁流体动力学仿真模型的基础上，仿真分析不同永磁体布置位置和布置方式对不同极性方向下电弧动态特性的调控特性及影响规律；

1.3)通过分析不同产气材料蒸气对电弧动态演变特性的调控，并与仿真结果相结合，建立宏观参数与微观参数之间的相互作用关系，获取永磁体和产气材料对电弧的调控机理；

2)弧后重击穿特性评估分析：

2.1)在以上得到燃弧期间电弧动态特性的基础上，计算电流过零期间多组分非平衡态下空气等离子体的物性参数和输运参数；

2.2)以物性参数为输入参数，建立电流过零期间非平衡态磁流体动力学模型，分析弧后电弧衰减特性；

2.3)建立弧后热击穿特性评估方法和电击穿特性评估方法，结合光谱测量系统和电流零区测试系统诊断技术，得到抑制弧后重击穿措施；

3)灭弧室结构与开断能力的匹配特性分析：

3.1)在获取燃弧阶段电弧动态特性、弧后重击穿评估参数和方法的基础上，建立灭弧室结构参数和开断能力的匹配关系；

3.2)以表征开断能力的物理量为目标函数，以灭弧室结构参数为变量，建立多目标多参数的匹配数学模型；

3.3)通过建立的匹配数学模型，根据约束条件，确定灭弧室的最佳结构参数和增强气吹和磁吹方案、弧后重击穿抑制措施，完成灭弧室的优化设计以满足直流小型断路器大电流无极性开断需求。

2.根据权利要求1所述的智能直流断路器灭弧分析方法，其特征在于，在步骤1.1)中，建立燃弧期间小型直流断路器磁流体动力学仿真模型的具体过程为：在获取空气等离子体局部热力学平衡态条件，压力范围、温度范围、不同比例金属蒸气及产气材料蒸气的空气等离子体的热力学物性参数和输运参数的基础上，耦合流体动力学计算模块ANSYS Fluent软件与计算模块ANSYS Emag，通过对Fluent软件进行二次开发以及借助MpCCI接口软件，通过APDL语言编写的数据双向实时传输程序，同时耦合外部短路电路方程，采用动网格技术来模拟动触头的打开运动过程，建立燃弧期间小型直流断路器磁流体动力学仿真模型。

3.根据权利要求2所述的智能直流断路器灭弧分析方法，其特征在于，在步骤1.2)中，利用磁流体动力学仿真模型，计算不同永磁体形状和位置情况下，不同极性的电弧在发展全过程中紧密耦合的温度场、气流场、电磁场在整个灭弧室内随时间的分布；以此来分析电弧在灭弧室内的动态演变特性，并重点获取永磁体形状和放置位置对燃弧阶段电弧在灭弧室内的动态特性的调控机理和电弧能量高效耗散机制。