[發明專利]基于Matlab/Simulink的交流故障電弧仿真方法

有效

• 申請號: 201310377074.2
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103400019A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 劉鵬;張峰;張士文
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

1.一種基于Matlab/Simulink的交流故障電弧仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)基于直流電弧的數學模型，根據電弧靜特性和動特性的關系，對電弧的動態伏安特性的數學模型提出假設，從而建立阻性系統和阻感性系統中的低電壓串聯交流故障電弧動態數學模型；

2)通過對交流故障電弧動態數學模型的分析，確定交流故障電弧的燃燒過程；

3)根據交流故障電弧的燃燒過程和動態數學模型，通過Matlab/Simulink軟件建立交流故障電弧的仿真模型；

4)在阻性系統和阻感性系統中運行交流故障電弧的仿真模型，并輸出仿真模型的仿真結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于Matlab/Simulink的交流故障電弧仿真方法，其特征在于，所述的步驟1)具體為：

11)直流電弧的數學模型可由Ayrton的經驗公式來表達如下：

Ua=A+BIa]]>

式中U_a為直流電弧兩端電壓，I_a為直流電弧電流，A、B為常數；

12)根據電弧靜特性和動特性的關系和靜特性的Ayrton經驗公式，對電弧的動態伏安特性的數學模型提出假設公式為：

ua=a+bia+c]]>

式中u_a為交流電弧兩端電壓，i_a為交流電弧電流，a、b、c為常數；

13)當系統為阻性系統時，設負載電阻為R；

設輸入的交流電壓源為u_s(t)，且

u_s(t)＝U_msinωt，其中U_m為交流電最大值、ω為交流電頻率

阻性系統中的低電壓串聯交流故障電弧動態數學模型如下：

Umsinωt=iaR+a+bia+c]]>

得到的電弧電流i_a和電弧兩端電壓u_a分別如下：

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)]]>

當系統為阻感性系統時，設負載阻抗為z=R+jωL；

阻感性系統中低電壓串聯交流故障電弧動態數學模型如下：

Umsinωt=iaR+Ldiadt+a+bia+c]]>

用歐拉法求解上述微分方程的數值解得到電弧電流的遞推公式：

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

其中h為時間步長。