[發(fā)明專利]一種批量智能電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110831427.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113536639B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許志紅;唐昭暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳鼎桂;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種批量智能電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：步驟S1:將智能單極電磁開(kāi)關(guān)的斷口等效為動(dòng)態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電容的并聯(lián)電路，構(gòu)建批量電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)等效電路;步驟S2:綜合多物理場(chǎng)仿真技術(shù)獲得等效電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)值；步驟S3:基于等效電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)值，引入響應(yīng)面方法優(yōu)化批量電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)配置，實(shí)現(xiàn)混聯(lián)電磁開(kāi)關(guān)的最優(yōu)化配置。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確反映智能電磁開(kāi)關(guān)的特性，提高混聯(lián)開(kāi)關(guān)的擴(kuò)容能力，實(shí)現(xiàn)混聯(lián)開(kāi)關(guān)擴(kuò)容的最優(yōu)化配置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低壓電器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種批量智能電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

低壓電器是低壓配電系統(tǒng)和低壓配電網(wǎng)的基石。低壓電器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)之中，起著電路通斷、保護(hù)和控制的作用，其性能和質(zhì)量直接影響電力終端用戶的用電安全。隨著新能源的發(fā)展，行業(yè)對(duì)大容量低壓電磁開(kāi)關(guān)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。在風(fēng)電和光伏發(fā)電等新能源領(lǐng)域中，其逆變回路電氣系統(tǒng)的主電路額定電流等級(jí)通常為1260～2100A。以往的低壓電磁開(kāi)關(guān)的容量一般只到630A，在一些特殊的工控領(lǐng)域有少量800A。我國(guó)針對(duì)低壓接觸器現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為《GB14048.4-2010低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》，給出的交流接觸器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)其涉及的電流等級(jí)范圍最大僅到630A，超出這一電流等級(jí)的大容量接觸器考核標(biāo)準(zhǔn)尚未明確界定。

受限于觸頭材料、結(jié)構(gòu)熱容量等因素，若不增大體積、采用新材料和改進(jìn)工藝，難以繼續(xù)提高傳統(tǒng)電磁開(kāi)關(guān)的容量。為了提高開(kāi)關(guān)電器的容量，將多臺(tái)開(kāi)關(guān)以觸頭串聯(lián)或并聯(lián)連接運(yùn)行是一種較為常見(jiàn)的擴(kuò)容方案。多斷口并聯(lián)可以有效提高開(kāi)關(guān)的通流能力，但并聯(lián)運(yùn)行時(shí)存在利用率低的問(wèn)題。例如，將兩臺(tái)1250A電磁開(kāi)關(guān)并聯(lián)擴(kuò)容成一臺(tái)2000A開(kāi)關(guān)用于大型起重機(jī)中，其擴(kuò)容(總?cè)萘肯啾葐闻_(tái)容量)系數(shù)僅約為1.6，隨著并聯(lián)支路數(shù)增加，擴(kuò)容系數(shù)進(jìn)一步下降。多斷口開(kāi)關(guān)串聯(lián)技術(shù)是開(kāi)關(guān)在更高電壓等級(jí)場(chǎng)合應(yīng)用的有效解決方案。串聯(lián)電磁開(kāi)關(guān)承擔(dān)電壓包含穩(wěn)態(tài)電壓和開(kāi)斷過(guò)程中的動(dòng)態(tài)電壓，穩(wěn)態(tài)電壓分布由各斷口電阻決定，動(dòng)態(tài)電壓受阻容分布的影響。對(duì)地分布電容導(dǎo)致不同斷口電壓分配極不均勻，承受高電壓的斷口可能被擊穿，導(dǎo)致開(kāi)斷失敗。電磁開(kāi)關(guān)并聯(lián)時(shí)的不均流、電流轉(zhuǎn)移現(xiàn)象和串聯(lián)時(shí)的不均壓現(xiàn)象制約了容量提升效率。因此，實(shí)現(xiàn)電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)的優(yōu)化配置是提高混聯(lián)開(kāi)關(guān)擴(kuò)容能力的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種批量智能電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法及系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確反映智能電磁開(kāi)關(guān)的特性，綜合多物理場(chǎng)仿真技術(shù)獲得等效電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)值。在混聯(lián)電磁開(kāi)關(guān)等效電路的基礎(chǔ)上，引入響應(yīng)面方法優(yōu)化批量電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)配置，實(shí)現(xiàn)混聯(lián)電磁開(kāi)關(guān)的最優(yōu)化配置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種批量智能電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)擴(kuò)容優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：

步驟S1:將智能單極電磁開(kāi)關(guān)的斷口等效為動(dòng)態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電容的并聯(lián)電路，構(gòu)建批量電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)等效電路；

步驟S2:綜合多物理場(chǎng)仿真技術(shù)獲得等效電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)值；

步驟S3:基于綜合多物理場(chǎng)仿真技術(shù)獲得等效電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)值，引入響應(yīng)面方法優(yōu)化批量電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)配置，實(shí)現(xiàn)混聯(lián)電磁開(kāi)關(guān)的最優(yōu)化配置。

進(jìn)一步的，所述步驟S1具體為：通過(guò)智能單極電磁開(kāi)關(guān)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真獲得混聯(lián)開(kāi)關(guān)主電路拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵參數(shù)，構(gòu)建批量電磁開(kāi)關(guān)混聯(lián)等效電路。

進(jìn)一步的，所述步驟S2具體為：

步驟S21:構(gòu)建智能電磁開(kāi)關(guān)機(jī)械動(dòng)態(tài)特性的多物理場(chǎng)耦合模型，并求解電路模型中等效線圈的電感值；

步驟S22:構(gòu)建智能電磁開(kāi)關(guān)觸頭間電場(chǎng)分布模型，并通過(guò)電磁場(chǎng)有限元理論計(jì)算智能單極電磁開(kāi)關(guān)觸頭間的電場(chǎng)；

步驟S23:基于磁流體動(dòng)力學(xué)模型建立電磁開(kāi)關(guān)滅弧室中燃弧過(guò)程的電弧模型，并求解流體場(chǎng)和電磁場(chǎng)；