[发明专利]一种高压直流电缆绝缘层仿真方法、装置、设备及介质

权利要求书

1.一种高压直流电缆绝缘层内部稳态空间电荷分布和电热场分布的仿真方法，其特征在于，包括：

根据目标高压直流电缆的几何结构和几何尺寸，确定目标高压直流电缆模型，并设置目标高压直流电缆材料性能参数和仿真参数；所述仿真参数包括同极性电荷和异极性电荷载流子输运参数；所述目标高压直流电缆模型包括高压直流电缆几何模型、绝缘层内部电导率-电热耦合场模型和绝缘层内部电荷-电热耦合场模型；

根据目标绝缘层内部电导率-电热耦合场模型，仿真得到不考虑空间电荷且稳态时的电场分布和温度场分布；所述目标绝缘层内部电导率-电热耦合场模型包括所述目标高压直流电缆模型中的绝缘层内部电导率-电热耦合场模型以及对应的仿真参数；

设置第一过程、第二过程和目标机制；所述第一过程为在所述目标高压直流电缆几何模型的绝缘层界面处同极性空间电荷注入过程和抽出过程；所述第二过程为在所述目标高压直流电缆几何模型的绝缘层内部杂质分子解离生成异极性空间电荷的过程；所述目标机制包括同极性空间电荷载流子输运特性机制和异极性空间电荷载流子输运特性机制；

根据所述第一过程、所述第二过程、所述目标机制以及所述目标绝缘层内部电导率-电热耦合场模型确定的电场分布和温度场分布，确定所述目标高压直流电缆模型中的绝缘层内部电荷-电热耦合场模型的仿真初始条件、仿真边界条件和仿真时长；所述仿真初始条件中电场初始条件和温度场初始条件为所述目标绝缘层内部电导率-电热耦合场模型确定的电场分布和温度场分布；

根据目标绝缘层内部电荷-电热耦合场模型，由当前仿真时刻空间电荷分布仿真得到当前仿真时刻电场分布；所述目标绝缘层内部电荷-电热耦合场模型包括所述目标高压直流电缆模型中的绝缘层内部电荷-电热耦合场模型以及对应的仿真参数；

根据当前仿真时刻电场分布，更新所述第一过程和所述第二过程，并根据更新后的第一过程、更新后的第二过程和目标机制，确定下一仿真时刻空间电荷分布，直到达到设定的仿真时间。

2.根据权利要求1所述的一种高压直流电缆绝缘层内部稳态空间电荷分布和电热场分布的仿真方法，其特征在于，所述根据目标绝缘层内部电导率-电热耦合场模型，仿真得到不考虑空间电荷且稳态时的电场分布和温度场分布，具体包括：

根据所述目标高压直流电缆材料性能参数和仿真参数，确定绝缘层内部电导率-电热耦合场模型的仿真参数；

根据绝缘层内部电导率-电热耦合场模型以及对应的仿真参数，仿真得到不考虑空间电荷且稳态时的电场分布和温度场分布。

3.根据权利要求1所述的一种高压直流电缆绝缘层内部稳态空间电荷分布和电热场分布的仿真方法，其特征在于，在执行根据当前仿真时刻电场分布，更新所述第一过程和所述第二过程，并根据更新后的第一过程、更新后的第二过程和目标机制，确定下一仿真时刻空间电荷分布步骤之后，还包括：

判断所述当前仿真时间是否到达设定的仿真时间；

若是，则将当前仿真时刻空间电荷分布确定为目标高压直流电缆的空间电荷分布，将当前仿真时刻电场分布确定为目标高压直流电缆的电场分布，将目标绝缘层内部电导率-电热耦合场模型确定的温度场分布确定为目标高压直流电缆的温度场分布；

若否，则将所述仿真初始条件中的电场分布更新为当前仿真时刻电场分布，将当前仿真时刻空间电荷分布更新为下一仿真时刻空间电荷分布，返回根据目标绝缘层内部电荷-电热耦合场模型，由当前仿真时刻空间电荷分布仿真得到当前仿真时刻电场分布的步骤。

4.根据权利要求1所述的一种高压直流电缆绝缘层内部稳态空间电荷分布和电热场分布的仿真方法，其特征在于，所述根据目标绝缘层内部电荷-电热耦合场模型，仿真得到当前仿真时刻电场分布，具体包括：

根据目标绝缘层内部电荷-电热耦合场模型和当前仿真时刻空间电荷分布，利用泊松方程，仿真得到当前仿真时刻电场分布。