[發明專利]一種GIS內自由微粒運行軌跡的模擬方法及裝置

在審

• 申請號: 202010762629.5
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN112052618A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 周福升;高超;黃若棟;楊蕓;王國利;黎衛國;楚金偉;劉婉瑩
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F119/14
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種GIS內自由微粒運行軌跡的模擬方法，包括：計算微粒在起跳前的第一受力數據；其中，所述第一受力數據包括第一庫侖力和重力；當所述微粒滿足預設的起跳條件時，根據GIS設備參數計算所述微粒在起跳后的第二受力數據；其中，所述第二受力數據包括第二庫侖力、電場梯度力和氣體粘滯力；根據所述微粒的所述第一受力數據及所述第二受力數據，構建微粒運行軌跡模型，并根據所述微粒運行軌跡模型繪制微粒運行軌跡。本發明還公開了一種GIS內自由微粒運行軌跡的模擬裝置，能有效實現準確地判斷微粒在GIS內的運行軌跡，能有效提高微粒在GIS內運行模擬的計算效率和準確度。

技術領域

本發明涉及高壓電試驗技術領域，尤其涉及一種GIS內自由微粒運行軌跡的模擬方法及裝置。

背景技術

氣體絕緣封閉組合電器(GIS)內部充有一定壓力的六氟化硫(SF6)氣體作為絕緣介質。在GIS中，盆式絕緣子作為主要的絕緣件，起到絕緣支撐、氣室隔離等作用。工況條件下，盆式絕緣子的表面裂紋等缺陷在運行一段時間后容易因擴展引起絕緣失效，將會造成GIS中沿面閃絡放電問題，因此開展針對盆式絕緣子的強度試驗中裂紋擴展的研究具有非常重要的意義。

工頻電壓下的自由導電微粒運動軌跡與直流電壓下具有明顯區別。工頻電壓下的微粒運動軌跡具有更大的隨機性，原因在于微粒與極板碰撞時刻不同導致微粒帶電量不同，從而影響微粒受力情況，并且微粒受力隨時間、空間不同均發生變化。工頻電壓下微粒跳動高度受到工頻電壓制約，在給定電壓下具有極限高度。目前針對自由微粒的研究中，宏觀電氣參數的研究很多，但是無法準確的判斷微粒在GIS內的軌跡，了解微粒在GIS內運動軌跡，對于分析存在微粒缺陷的GIS系統的穩定性及控制方法具有重要意義。

發明內容

本發明實施例提供一種GIS內自由微粒運行軌跡的模擬方法及裝置，能有效實現準確地判斷微粒在GIS內的運行軌跡，能有效提高微粒在GIS內運行模擬的計算效率和準確度。

本發明一實施例提一種GIS內自由微粒運行軌跡的模擬方法，包括：

計算微粒在起跳前的第一受力數據；其中，所述第一受力數據包括第一庫侖力和重力；

當所述微粒滿足預設的起跳條件時，根據GIS設備參數計算所述微粒在起跳后的第二受力數據；其中，所述第二受力數據包括第二庫侖力、電場梯度力和氣體粘滯力；

根據所述微粒的所述第一受力數據及所述第二受力數據，構建微粒運行軌跡模型，并根據所述微粒運行軌跡模型繪制微粒運行軌跡。

作為上述方案的改進，通過如下步驟判斷所述微粒是否滿足所述起跳條件：

判斷施加在GIS上的工頻電壓是否達到預設的電壓閾值；若所述工頻電壓達到所述電壓閾值時，則認為所述微粒滿足所述起跳條件；若所述工頻電壓未達到所述電壓閾值時，則認為所述微粒不滿足所述起跳條件。

作為上述方案的改進，所述方法還包括：

預先根據GIS設備參數，由公式(1)獲得電極間電場強度：

其中，E為所述電極間電場強度，U為施加在GIS上的工頻電壓有效值，R₁為GIS外殼內半徑，R₂為GIS母線半徑，x為所述微粒距GIS外殼距離。

作為上述方案的改進，所述計算微粒在起跳前的第一受力數據，具體包括：

根據公式(2)得到所述微粒的重力：

其中，G為所述微粒的重力，a為所述微粒的半徑，ρ為微粒材料的密度，g為重力加速度；

預先將所述電極間電場強度中所述微粒距GIS外殼距離設置為x＝0；