[發(fā)明專利]一種基于APDL語言的換流站閥廳金具數(shù)值仿真批量化建模仿真方法

有效

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• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110472318B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫幫新;胡蓉;黃昆;任成林;張雪波;岳國華;謝一鳴;杜志葉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司;武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發(fā)明公開了一種基于APDL語言的換流站閥廳金具數(shù)值仿真批量化建模仿真方法，針對支柱絕緣子、管母、均壓環(huán)、屏蔽球等典型金具設(shè)備，進(jìn)行參數(shù)化、批量化建模；針對各設(shè)備金具表面電場的提取，將求解過后的出現(xiàn)最大場強的單元節(jié)點內(nèi)電場的平均值作為最大場強，采用批量化、自動化提取，并自動對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。一方面減少了外部建模的工作量，降低了兼容性問題發(fā)生的可能，另一方面也提高了建模及后處理的效率，避免了長時間的人工操作。該方法有助于更高效的進(jìn)行閥廳內(nèi)部金具設(shè)備全場域模型的有限元數(shù)值仿真，對閥廳金具的設(shè)計及校核具有較強的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁場數(shù)值仿真計算研究領(lǐng)域，尤其是涉及換流站閥廳金具數(shù)值仿真模型的建模及后處理問題。

背景技術(shù)

換流站閥廳金具作為連接閥廳內(nèi)各電氣設(shè)備的橋梁，是確保閥廳內(nèi)部各設(shè)備安全運行的重要設(shè)備，并且是確保整個直流輸電系統(tǒng)正確運行必不可少的組成部分，正確合理的選擇閥廳金具具有重要意義。為了保證閥廳的安全可靠運行，必須嚴(yán)格控制金具表面的電場強度，避免發(fā)生電暈放電。因此對閥廳內(nèi)部金具表面電場計算顯得尤為重要。

要獲取閥廳內(nèi)部各金具設(shè)備表面較為準(zhǔn)確的電場分布情況，必須建立閥廳全模型，充分考慮各個金具設(shè)備相互之間的影響。由于閥廳內(nèi)部金具設(shè)備眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，閥廳整體模型的有限元建模存在一定的難度。目前常用的建模手段是用專業(yè)建模軟件建立相應(yīng)模型，建模完成后導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行進(jìn)一步處理。一方面由于不同軟件之間的兼容性等問題，可能會導(dǎo)致導(dǎo)入出錯、模型變形、布爾運算等模型后續(xù)處理過程報錯等一系列問題。另一方面需要逐一各設(shè)備進(jìn)行建模，工作量大，對結(jié)構(gòu)相同或類似的設(shè)備需要進(jìn)行大量重復(fù)性工作。同樣由于設(shè)備眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造成閥廳內(nèi)部全場域數(shù)值模型的計算結(jié)果規(guī)模巨大。計算完畢后對單個金具設(shè)備計算結(jié)果的提取耗時較長。采用傳統(tǒng)方法提取各設(shè)備結(jié)果需要進(jìn)行長達(dá)數(shù)小時的人工操作，人力成本太高。

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于APDL語言的換流站閥廳金具數(shù)值仿真批量化建模及后處理方法，一方面基于ANSYS的APDL語言平臺，實現(xiàn)典型金具設(shè)備在ANSYS軟件內(nèi)部的參數(shù)化、批量化建模，提高建模效率，降低軟件兼容性問題的風(fēng)險；另一方面針對各設(shè)備金具表面電場的提取，將求解過后的出現(xiàn)最大場強的單元節(jié)點內(nèi)電場的平均值作為最大場強，采用批量化、自動化提取，并自動對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，避免了長時間的人工操作。該方法有助于更高效的進(jìn)行閥廳內(nèi)部金具設(shè)備全場域模型的有限元數(shù)值仿真，對閥廳金具的設(shè)計及校核具有較強的指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于APDL語言的換流站閥廳金具數(shù)值仿真批量化建模及后處理方法，其特點是基于ANSYS的APDL語言平臺，實現(xiàn)換流站閥廳中的球、環(huán)、柱等典型金具的參數(shù)化、批量化建模，以及對計算結(jié)果中諸多金具設(shè)備表面電場計算結(jié)果的批量化提取，以降低軟件兼容性問題的風(fēng)險，提升建模效率，降低后處理過程中的人力成本。

本發(fā)明提供的方法主要分為換流站閥廳金具數(shù)值仿真模型批量化建模、數(shù)值仿真結(jié)果批量化后處理兩個主要部分。

一種基于APDL語言的換流站閥廳金具數(shù)值仿真批量化建模仿真方法，其特征在于，包括：

步驟1，進(jìn)行換流站閥廳金具數(shù)值仿真模型批量化建模，具體包括：

步驟1.1：建立APDL參數(shù)化子模型，基于ANSYS的APDL語言，以參數(shù)化的方式編寫各實體的子模型，具體包括以下定義：

(1)建立均壓環(huán)子模型：

a.定義均壓環(huán)中心點坐標(biāo)、環(huán)徑、管徑、軸線傾斜角度等參數(shù)；

b.基于均壓環(huán)環(huán)徑、管徑等參數(shù)，在坐標(biāo)原點建立相應(yīng)的環(huán)狀實體；

c.將模型沿z軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為預(yù)先定義的模型軸線與x軸的夾角參數(shù)；

d.將模型沿x軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為預(yù)先定義的軸線在xz平面上的投影相對于y軸的夾角參數(shù)；