CN109408878B - 场路耦合的实现方法、装置、设备及介质 - Google Patents

场路耦合的实现方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一场路耦合的实现方法，包括获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；基于所述电路模型，根据所述元器件参数与所述更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数，实现了场路耦合。

Description

场路耦合的实现方法、装置、设备及介质
背景技术
高压直流输电中所采用的换流装置是一种典型的非线性电子装置，它在电能传输的过程中会在换流变的交直流侧产生各种谐波，包括特征谐波、非特征谐波。谐波对断路器的选型和安全稳定运行有重要的影响，因***存在谐波，导致断路器开断的电流不是正弦波形，di/dt影响到触头间恢复电压的幅值及变化率和触头间的介质恢复强度。如果恢复电压幅值抬高，超过触头间的介质恢复强度，或者恢复电压变化率太大，超过触头间的绝缘强度在熄弧后的恢复速度，断口会被恢复电压击穿，电弧会重燃，导致切换或开断失败，严重时会导致断路器故障或电网的停电事故发生。
上个世纪90年代以来，国内外学者针对电弧仿真展开了大量的研究工作。近年来，随着商业软件的普及，在理论研究的基础上，磁流体动力学方法已经开始应用到SF6断路器实际产品喷口结构的优化上，目前关于电弧仿真，特别是在实现电路和电弧开断的场路联合耦合仿真研究中，所施加的交流或直流源为静态电源，并未考虑到整个输电***的***参数对电弧输入电流的影响，特别是***存在谐波下，谐波会影响到***参数，进而***参数影响电弧输入电流，导致电弧与电弧开断的场路联合耦合仿真研究中会存在误差。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一场路耦合的实现方法，能考虑到***参数，精确的实现场路耦合。
第一方面，本发明提供了一场路耦合的实现方法，包括：
获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；
根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；
根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；
根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；
基于所述电路模型，根据所述元器件参数与所述更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数。
在第一方面的第一种可能实现方式中，所述根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流包括：
根据预设的时长与步长，计算获取所述预设时长内的不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数；
以所述断路器初始燃弧时刻作为初始时刻，获取对应的所述电路模型中元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流。
结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述根据预设的时长与步长，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数包括：
获取预设阻抗；
根据所述预设的时长、步长与阻抗，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数。
在第一方面的第三种可能实现方式中，所述电弧模型为根据有限元分析，对质量守恒方程、动量守恒方程、能量方程及麦克斯韦方程联立求解得到的。
在第一方面的第四种可能实现方式中，还包括：将所述电路模型的元器件参数、所述元器件参数中的电弧电流和所述电弧阻抗存储于预设的文件中。
第二方面，本发明还提供了一场路耦合的实现装置，包括：
模型获取模块，用于获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；
电流获取模块，用于根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；
电弧电压获取模块，用于根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；
电弧阻抗获取模块，用于根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；
更新模块，用于基于所述电路模型，根据所述元器件参数与所述更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数。
在第二方面的第一种可能实现方式中，所述电流获取模块包括：
参数计算单元，用于根据预设的时长与步长，计算获取所述预设时长内的不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数；
电流获取单元，用于以所述断路器初始燃弧时刻作为初始时刻，获取对应的所述电路模型中元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流。
结合第二方面的第一种可能实现方式，在第二方面的第二种可能实现方式中，所述参数计算单元包括：
获取预设阻抗；
根据所述预设的时长、步长与阻抗，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数。
第三方面，本发明实施例还提供了一场路耦合的实现设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一一项所述的场路耦合的实现方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的场路耦合的实现方法。
上述技术方案的一个技术方案具有如下优点：获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；基于所述电路模型，根据所述元器件参数与所述更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数。考虑了谐波激励下的对电路参数的影响，获取谐波激励下的电路模型，通过两个模型的参数之间的调用与计算，实现了场路耦合。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的场路耦合的实现设备的示意图；
图2是本发明实施例二提供的一场路耦合的实现方法的流程示意图；
图3是本发明实施例二提供的电弧等离子体中的物理过程示意图；
图4是本发明实施例二提供的电路拓扑结构示意图；
图5是本发明第三实施例提供的场路耦合的实现装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“***”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
下面将参照本发明实施例的方法、设备(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种虚拟机，这些计算机程序指令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置的制造品(manufacture)。
也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
实施例一
请参见图1，图1是本发明实施例一提供的场路耦合的实现设备的示意图，用于执行本发明实施例提供的场路耦合的实现方法，如图1所示，该场路耦合的实现设备包括：至少一个处理器11，例如CPU，至少一个网络接口14或者其他用户接口13，存储器15，至少一个通信总线12，通信总线12用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口13可选的可以包括USB接口以及其他标准接口、有线接口。网络接口14可选的可以包括Wi-Fi接口以及其他无线接口。存储器15可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器15可选的可以包含至少一个位于远离前述处理器11的存储装置。
在一些实施方式中，存储器15存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集:
操作***151，包含各种***程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务；
程序152。
具体地，处理器11用于调用存储器15中存储的程序152，执行下述实施例所述的场路耦合的实现方法。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述场路耦合的实现方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述场路耦合的实现方法的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现场路耦合的实现的电子装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述场路耦合的实现集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
下面将参照附图来描述本发明实施例的场路耦合的实现的方法。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一场路耦合的实现的流程示意图。
一场路耦合的实现的方法，包括以下步骤：
S11、获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；
S12、根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；
S13、根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；
S14、根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；
S15、基于所述电路模型，根据所述元器件参数与所述更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数。
在本发明实施例中，要实现场路耦合，需要先建立电弧模型与电路模型。
在本发明实施例中，迭代是重复反馈过程的活动，其目的通常是为了逼近所需目标或结果。每一次对过程的重复称为一次“迭代”，而每一次迭代得到的结果会作为下一次迭代的初始值。重复执行一系列运算步骤，从前面的量依次求出后面的量的过程。此过程的每一次结果，都是由对前一次所得结果施行相同的运算步骤得到的。在电弧模型与电路模型的参数都更新完成之后为一次迭代结束。
优选地，所述电弧模型为根据有限元分析，对质量守恒方程、动量守恒方程、能量方程及麦克斯韦方程联立求解得到的。
下面详述电弧模型的建立：
断路器的触头打开过程中，在触头之间会形成高温导电的气体，即我们常说的电弧等离子体。电弧等离子体中存在着温度场、气流场、电场和磁场，其中，温度场、气流场、电场和磁场各个场的数学表达方程组之间通过相关的参数相互耦合，其耦合关系如图3所示。电弧的温度场与气流场的相互耦合主要通过对物性参数及能量输运过程的影响而实现。电弧的温度场和电场主要通过焦耳热和电导率进行相互耦合。电磁场引起的洛伦兹力会对电弧气体气流场产生作用，并作为体积力直接参与了动量方程的计算，由此实现了电磁场和气流场的耦合。此外，为了考虑不同的开断速度的影响，在电弧的计算中必须要考虑触头移动带来的计算区域变化，以实现触头运动过程与电弧温度场、气流场、电场和磁场之间的耦合。
发明人发现图3中的所示的物理过程可以由磁流体动力学方程描述，而所述磁流体动力学方程中主要包括了三个流体力学的基本方程以及电磁场方程。
其中，磁流体动力学方程如下包括了质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程：
磁流体动力学方程在任意种类的流体中方程形式相同。式(1)中ρ表示气体密度，u表示流体的速度矢量。式中第一项为质量随时间的变化，第二项为气体流动引起的质量变化，二者共同作用下质量保持守恒。
动量守恒方程：
公式(2)中p表示气体压力，τ表示张量，j表示电流密度矢量，B为磁通密度。对于动量守恒方程，公式(2)左侧和分别描述了动量的时变过程和对流过程，公式(2)右侧和分别描述了流体层纵向压强分布带来的动量变化和流体粘滞引起的横向剪切力带来的变化。需要说明的是，在电弧磁流体中，需要考虑流体在电磁场中受到的洛仑兹里，即公式(2)的最后一项
能量方程:
公式(3)中k表示热导率；T为流体温度；E为能量，能量包含了流体的内能以及动能，对于流体的内能，其中重要的组成为焓值，而焓值的计算在电弧中相比于常温流体存在很大区别。因为在电弧内部，存在大量的化学反应，气体的组成已经不再是单一的SF6气体，而是由大量的原子、分子以及带电粒子构成，因此焓值的计算由上述能量方程的公式(5)表示，主要包括平动焓(每种粒子在一定温度下的平动能量)、内部焓(每种粒子自己的能级分布形成的能量)以及生成焓(每种粒子在发生化学反应之后形成的能量)。公式(5)中，Zj表示粒子j的配分函数，该函数表征粒子j的不同能级的分布，可从文献中获取，本发明在此不作赘述，Yj表示粒子j的质量分数。
公式(3)左侧同样由时变项和对流项构成。公式(3)右侧表示电弧内部的热传导过程，表示流体层间的摩擦生热带来的能量变化。公式(3)右侧最后两项专门针对电弧流体，分别为：Prad为电弧的光热效应带来的剧烈的辐射耗散、σE2电流作用下的焦耳热输入。
所述电磁场方程即所述麦克斯韦方程，麦克斯韦方程：
上述公式中，为磁通密度矢量/T,为电流密度矢量/A·m-3，为电场强度矢量/V·m-1，为电势/V，σ为电导率/s·m-1，μ0为真空相对磁导率，取值为1，Ar和Az为磁矢位在径向和轴向的分量。
在本发明实施例中，根据有限元分析，联立上述质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和麦克斯韦方程就可以求解得到断路器电弧特性，进而得到了电弧模型。
下面详述电路模型的建立，在ANSYS Multiphysics模块中利用anysy命令流实现电路模型的自动建立、求解及数据存储，其中，所述ANSYS Multiphysics模块为多物理场仿真模块，示例性的，建立的电路模型参见图4，V1、V2分别为工频和谐波电压源，R5、R6分别为双断口的断口电阻，C3和C4为断口并联电容，R3和R4为断口燃弧阻抗，R2为断路器支柱阻抗，红色框内为滤波器。R3和R4初始阻抗值设置1e-5，即导通状态，利用所述多物理场仿真模块中的anysy命令流计算求解出所述电路模型的元器件参数和流经断路器的电弧电流。
优选地，所述根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流包括：
根据预设的时长与步长，计算获取所述预设时长内的不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数；
以所述断路器初始燃弧时刻作为初始时刻，获取对应的所述电路模型中元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流。
进一步的，所述根据预设的时长与步长，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数包括：
获取预设阻抗；
根据所述预设的时长、步长与阻抗，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数。
进一步的，还包括：将所述电路模型的元器件参数、所述元器件参数中的电弧电流和所述电弧阻抗存储于预设的文件中。
需要说明的是，所述多物理场仿真模块计算的步长与所述电弧模型的计算步长一致，控制时间步长一致是为了实现电弧模型仿真和电路模型仿真的互相迭代计算，达到同时计算的目的。
具体的，先获取要研究的断路器的电弧模型，以及所述断路器所处的电路***的电路模型，在Fluent软件中建立所述电弧模型，在所述多物理场仿真模块中建立电路模型，调用所述多物理场仿真模块中的anysy命令流就可以实现电路模型建立，给所述电路模型一个预设阻抗，在输入谐波激励下对所述电路模型进行仿真，根据所述预设的时长、步长与所述预设阻抗，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数，调用所述多物理场仿真模块中的anysy命令流就可以实现电路模型求解，获取以所述断路器初始燃弧时刻作为初始时刻的所述电路模型中元器件参数Q0和所述元器件参数中的电弧电流A0，将所述初始燃弧时刻对应的元器件参数Q0和所述元器件参数中的电弧电流A0输入至预设的文件中存储，例如，所述元器件参数Q0和所述电弧电流A0分别添加至1.txt和current_1.txt文件中，也可以添加至同一文件中，在后续的电路模型的计算中，所述ANSYSMultiphysics模块每次完成一次时间步长内的求解后，将会自动将此时刻的元器件参数及电弧电流更新至1.txt和current_1.txt文件中。所述Fluent软件计算开断电弧过程时，初始化电弧阻抗R0，读取所述初始燃弧时刻对应的电弧电流A0，即调用所述current_1.txt文件中的电流值，将所述初始电弧电流值A0输入所述断路器的电弧模型，模拟所述断路器触头打开过程，以获取电弧电压V0，也可以使用动网格技术模拟所述断路器触头打开过程，计算一个所述步长获取收敛后的电弧电压V0，将所述电弧电压V0与所述初始燃弧时刻对应的电弧电流A0的比值计算得到新的电弧阻抗R1，更新所述电弧阻抗R1并存储至预设的文件中，可以将所述电弧阻抗R1更新存储至1.txt文件中，在后续计算中，将会自动将所述电弧阻抗进行更新存储至所述预设文件中，通过程序自动启动所述ANSYS Multiphysics模块，例如可以通过调用***中的“123.bat”来启动所述ANSYS Multiphysics模块，所述ANSYSMultiphysics模块调用所述1.txt中的元器件参数Q0和更新过后的电弧阻抗R1，根据所述元器件参数Q0与所述更新后的电弧阻抗R1，所述电路模型进行仿真计算，更新所述元器件参数Q0和所述元器件参数中的电弧电流A0，得到新的元器件参数Q1和元器件参数中的电弧电流A1，检测到当前的迭代没有达到预设的迭代步数，所述Fluent软件中的电弧模型读取所述current_1.txt文件中更新后的电弧电流A1，和读取所述1.txt中更新后的电弧阻抗R1，并根据所述电弧电流A1与上一步迭代中更新后所述电弧阻抗R1进行电弧电压计算，得到更新后的电弧电压V1，根据计算得到的电弧电压V1与所述电弧电流A1更新所述电弧阻抗R1，得到新的电弧阻抗R2，基于所述电路模型，根据所述元器件参数Q1与所述更新后的电弧阻抗R2，更新所述元器件参数Q1和所述元器件参数中的电弧电流A1，得到新的元器件参数Q2和元器件参数中的电弧电流A2，直至迭代达到预设的迭代步数，实现Fluent和ANSYSMultiphysics两个模块的反复迭代计算，进而实现了场路耦合计算。
实施本实施例具有如下有益效果：
首先获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；基于所述电路模型，根据所述元器件参数与所述更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数。考虑了谐波激励下的对电路参数的影响，获取谐波激励下的电路模型，通过两个模型的参数之间的调用与计算，实现了场路耦合。
实施例三
参见图5，本发明第三实施例提供的场路耦合的实现装置的结构示意图；
一场路耦合的实现装置，包括：
模型获取模块31，用于获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；
电流获取模块32，用于根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；
电弧电压获取模块33，用于根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；
电弧阻抗获取模块34，用于根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；
更新模块35，用于基于所述电路模型，根据所述元器件参数与所述更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数。
优选地，所述电流获取模块32包括：
参数计算单元，用于根据预设的时长与步长，计算获取所述预设时长内的不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数；
电流获取单元，用于以所述断路器初始燃弧时刻作为初始时刻，获取对应的所述电路模型中元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流。
优选地，所述参数计算单元包括：
获取预设阻抗；
根据所述预设的时长、步长与阻抗，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数。
优选地，所述电弧模型为根据有限元分析，对质量守恒方程、动量守恒方程、能量方程及麦克斯韦方程联立求解得到的。
优选地，还包括：将所述电路模型的元器件参数、所述元器件参数中的电弧电流和所述电弧阻抗存储于预设的文件中。
实施本实施例具有如下有益效果：
获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；根据预设的时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；基于所述电路模型，根据所述元器件参数与所述更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数。考虑了谐波激励下的对电路参数的影响，获取谐波激励下的电路模型，通过两个模型的参数之间的调用与计算，实现了场路耦合。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，在某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。其次，本领域技术人员也应知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模拟一定是本发明所必须的。

Claims (6)

1.一种场路耦合的实现方法，其特征在于，包括：
获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；
根据预设时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；
根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；
根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；
基于所述电路模型，根据所述元器件参数与更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数；
其中，所述根据预设时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流包括：
根据预设时长与步长，计算获取所述预设时长内的不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数；
以所述断路器初始燃弧时刻作为初始时刻，获取对应的所述电路模型中元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；
所述根据预设时长与步长，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数包括：
获取预设阻抗；
根据所述预设时长、步长与所述预设阻抗，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数。
2.根据权利要求1所述的场路耦合的实现方法，其特征在于，所述电弧模型为根据有限元分析，对质量守恒方程、动量守恒方程、能量方程及麦克斯韦方程联立求解得到的。
3.根据权利要求1所述的场路耦合的实现方法，其特征在于，还包括：将所述电路模型的元器件参数、所述元器件参数中的电弧电流和所述电弧阻抗存储于预设的文件中。
4.一场路耦合的实现装置，其特征在于，包括：
模型获取模块，用于获取谐波电路的电路模型和所述谐波电路中断路器的电弧模型；其中，所述谐波电路为输入谐波激励的电路；
电流获取模块，用于根据预设时长与步长，获取初始时刻的所述电路模型的元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；其中，所述元器件参数包括元器件的电压与电流；
电弧电压获取模块，用于根据所述电弧电流和初始电弧阻抗，获取所述步长内所述电弧模型的电弧电压；
电弧阻抗获取模块，用于根据所述电弧电压与所述电弧电流更新所述电弧阻抗；
更新模块，用于基于所述电路模型，根据所述元器件参数与更新后的电弧阻抗，更新所述元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流，直至迭代达到预设的迭代步数；
所述电流获取模块包括：
参数计算单元，用于根据预设时长与步长，计算获取所述预设时长内的不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数；
电流获取单元，用于以所述断路器初始燃弧时刻作为初始时刻，获取对应的所述电路模型中元器件参数和所述元器件参数中的电弧电流；
所述参数计算单元包括：
获取预设阻抗；
根据所述预设时长、步长与所述预设阻抗，计算获取所述预设时长内不同初始时刻的所述电路模型中元器件参数。
5.一场路耦合的实现设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3中任意一项所述的场路耦合的实现方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至3中任意一项所述的场路耦合的实现方法。
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