[发明专利]一种金属颗粒运动轨迹模拟方法、电子设备及可存储介质

说明书

本发明公开了一种金属颗粒运动轨迹模拟方法、电子设备及可存储介质，根据高压直流断路器断口的特征参数计算金属颗粒运动时的受力数据，根据金属颗粒运动时所受的受力数据，建立金属颗粒在高压直流断路器断口内的运动轨迹模型；当金属颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的电极或绝缘壁发生碰撞时，重新计算金属颗粒所受的电场力；当金属颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的壁面发生碰撞时，计算金属颗粒的反弹速度；根据重新计算的金属颗粒所受的电场力以及反弹速度对所述运动轨迹模型进行更新，并根据更新后的运动轨迹模型绘制金属颗粒的运动轨迹。本发明有效提高金属颗粒在高压直流断路器断口内运动模拟的计算效率和准确度。

技术领域

本发明涉及一种高电压仿真技术领域，更具体地说，它涉及一种金属颗粒运动轨迹模拟方法、电子设备及可存储介质。

背景技术

高压直流输电系统为长距离输电提供了经济、可靠的保证，而高压直流断路器是高压直流输电系统中的关键设备。在实际运行中，由于电弧烧蚀和机械磨损等原因，断路器断口内的金属颗粒污染问题一直难以避免，通常情况下，金属颗粒的形状为球形、尺寸为微米级。在分闸状态时，高压直流断路器断口承受直流电压，沉积在断口绝缘介质表面的金属颗粒会极大地增加绝缘介质沿面绝缘失效的风险。因此，精确分析自由金属颗粒的运动行为对评估其在断口内的沉积规律和对断口沿面绝缘强度具有重要意义。

目前针对自由金属颗粒运动行为的研究中，重点关注气体绝缘开关设备(GIS)或气体绝缘输电线路(GIL)中不同形状、不同大小颗粒的运动行为。在过去的研究中，金属颗粒被简化为点电荷，将颗粒所在位置的电场强度与颗粒净电荷的乘积作为颗粒所受电场力，而没有考虑颗粒运动与电场分布之间的相互影响；另外，将金属颗粒与电极碰撞时的恢复系数设定为常数，而没有考虑颗粒尺寸和碰撞速度对碰撞恢复系数的影响。因此无法准确的判断金属颗粒在高压直流断路器断口内的运动轨迹

因此，研究并掌握金属颗粒在高压直流断路器断口内的运动轨迹，对高压直流断路器的结构优化和运行维护具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属颗粒运动轨迹模拟方法、电子设备及可存储介质，以解决因没有考虑金属颗粒运动与电场分布之间的相互影响与没有考虑金属颗粒尺寸和碰撞速度对碰撞恢复系数的影响所导致的金属颗粒在高压直流断路器断口内的运动轨迹不准确的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本发明提供一种一种金属颗粒运动轨迹模拟方法、电子设备及可存储介质，包括，

根据高压直流断路器断口的特征参数计算金属颗粒运动时的受力数据，所述受力数据包括金属颗粒所受的电场力、净重力和曳力；

根据金属颗粒运动时所受的所述受力数据，建立金属颗粒在高压直流断路器断口内的运动轨迹模型；

当金属颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的电极或绝缘壁发生碰撞时，重新计算金属颗粒所受的电场力；

当金属颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的壁面发生碰撞时，计算金属颗粒的反弹速度；

根据重新计算的金属颗粒所受的电场力以及反弹速度对所述运动轨迹模型进行更新，并根据更新后的运动轨迹模型绘制金属颗粒的运动轨迹。

与现有技术相比，本发明考虑到金属颗粒运动与电场分布之间的相互影响和金属颗粒尺寸和碰撞速度对碰撞恢复系数的影响，基于两个因素对运动轨迹的影响，因此本发明重新计算金属颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的电极或绝缘壁发生碰撞时金属颗粒所受的电场力以及金属颗粒在运动过程中与高压直流断路器断口的壁面发生碰撞的反弹速度，将重新计算的电场力、以及在碰撞过程中因碰撞恢复系数所带来的反弹速度对金属颗粒的运动轨迹模型进行更新，在根据更新后的运动轨迹模型绘制金属颗粒的运动轨迹，以提高金属颗粒在高压直流断路器断口内运动模拟的计算效率和准确度。