一种环网柜隔板处导电回路配置优化方法、装置及服务器与流程

本公开涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种环网柜隔板处导电回路配置优化方法、装置及服务器。

背景技术：

环网柜通常用于分合负荷电流，开断短路电流和变压器空载电流，以及一定距离架空线路、电缆线路的充电电流，起控制和保护作用，是环网供电和终端供电的重要开关设备。在工矿企业、住宅小区、港口和高层建筑等交流10kV配电系统中，其高压回路通常采用负荷开关，并配有高压熔断器保护。

目前环网柜中通常设置有断路器室，每个断路器室内设置有导电回路，各个导电回路连接至相应相位的交流电路，且相邻的导电回路通过断路器室的隔板相互间隔，达到相互绝缘的目的。然而，发明人通过研究发现，如果环网柜中的导电回路设置不合理，很容易导致断路器室内局部位置电场强度过强，或者导体上局部位置电流密度过大，这样，在环网柜工作过程中很容易引发击穿、烧毁等安全事故，可靠性差。因此，如何提高环网柜的可靠性是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种环网柜隔板处导电回路配置优化方法、装置及服务器，以解决现有技术中的环网柜可靠性差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

根据本发明的第一方面，本发明实施例提供了一种环网柜隔板处导电回路配置优化方法，该方法包括：

建立仿真模型，其中，所述仿真模型包括隔板模型和至少3个导体模型；

对所述仿真模型进行网格划分；

从网格划分后的仿真模型中，选择出目标模型；通过在所述目标模型上施加模拟电压和模拟电流，计算仿真模型的电场和电流密度；

如果所述电场和/或所述电流密度大于相应的判断阈值，根据调整策略，修正所述仿真模型；其中，所述调整策略包括调整相间距、调整铜排倒角和调整导体接触的一种或多种的组合；或者，

如果所述电场和所述电流密度均小于或等于相应的判断阈值，根据所述仿真模型，

生成环网柜导电回路配置结果。

可选地，对所述仿真模型进行网格划分，包括：

获取环网柜的历史故障记录，所述历史故障记录包括故障位置和故障频度；

根据故障频度，设置故障位置所对应的仿真模型的网格密度；

根据所述网格密度将所述仿真模型划分为多个网格。

可选地，对所述仿真模型进行网格划分，包括：

根据仿真模型的边缘弧度，设置相应的网格密度；

根据所述网格密度，将仿真模型的边缘区域划分为多个网格。

可选地，所述据调整策略，修正所述仿真模型，包括：

根据电场和/或电流密度与相应判断阈值的差值，设置调整策略的优先级；

优先选择优先级高的调整策略修正仿真模型。

可选地，所述目标模型为所述至少3个导体模型中处于中间位置的导体模型，且所

述模拟电压值为12000V，所述模拟电流为630A。

根据本发明的第二方面，本发明实施例提供了一种环网柜隔板处导电回路配置优化装置，该装置包括：

建模模块，用于建立仿真模型，其中，所述仿真模型包括隔板模型和至少3个导体模型；

网格划分模块，用于对所述仿真模型进行网格划分；

计算模块，用于从网格划分后的仿真模型中，选择出任意一个导体模型作为目标模型；通过在所述目标模型上事假模拟电压和模拟电流，计算仿真模型的电场和电流密度；

修正模块，用于如果所述电场和/或所述电流密度大于相应的判断阈值，根据调整策略，修正所述仿真模型；其中，所述调整策略包括调整相间距、调整铜排倒角和调整导体接触的一种或多种的组合；

结果生成模块，用于如果所述电场和所述电流密度均小于或等于相应的判断阈值，则根据所述仿真模型，生成环网柜导电回路配置结果。

可选地，所述网格划分模块用于，

获取环网柜的历史故障记录，所述历史故障记录包括故障位置和故障频度；

根据故障频度，设置故障位置所对应的仿真模型的网格密度；

根据所述网格密度将所述仿真模型划分为多个网格。

可选地，所述网格划分模块用于，

根据仿真模型的边缘弧度，设置相应的网格密度；

根据所述网格密度，将仿真模型的边缘划分为多个网格。

可选地，所述修正模块用于，

根据电场和/或电流密度与相应判断阈值的差值，设置调整策略的优先级；

根据所述优先级，优先选择优先级高的调整策略修正仿真模型。

根据本发明的第三方面，本发明实施例提供了一种服务器，该服务器包括至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

建立仿真模型，其中，所述仿真模型包括隔板模型和至少3个导体模型；

对所述仿真模型进行网格划分；

从网格划分后的仿真模型中，选择出任意一个导体模型作为目标模型；通过在所述目标模型上施加模拟电压和模拟电流，计算仿真模型的电场和电流密度；

如果所述电场和/或所述电流密度大于相应的判断阈值，根据调整策略，修正所述仿真模型；其中，所述调整策略包括调整相间距、调整铜排倒角和调整导体接触的一种或多种的组合；或者，

如果所述电场和所述电流密度均小于或等于相应的判断阈值，根据所述仿真模型，生成环网柜导电回路配置结果。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明实施例提供了一种环网柜隔板处导电回路配置优化方法、装置及服务器，通过建立仿真模型，其中，所述仿真模型包括隔板模型和至少3个导体模型；对所述仿真模型进行网格划分；从网格划分后的仿真模型中，选择出目标模型；通过在所述目标模型上施加模拟电压和模拟电流，计算仿真模型的电场和电流密度；如果所述电场和/或所述电流密度大于相应的判断阈值，根据调整策略，修正所述仿真模型；其中，所述调整策略包括调整相间距、调整铜排倒角和调整导体接触的一种或多种的组合；或者，如果所述电场和所述电流密度均小于或等于相应的判断阈值，根据所述仿真模型，生成环网柜导电回路配置结果。通过数值计算能够对环网柜的电场和电流密度进行定量分析，进而有效的优化调整环网柜导体的配置方式，降低环网柜的电场和电流密度，提高可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例提供的一种环网柜隔板处导电回路配置优化方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种仿真模型的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种网格划分后的仿真模型的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种网格划分方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种网格划分方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种修正方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种环网柜隔板处导电回路配置优化装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的执行环网柜隔板处导电回路配置优化方法的服务器的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种环网柜隔板处导电回路配置优化方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤S101：建立仿真模型，其中，所述仿真模型包括隔板模型和至少3个导体模型。

在具体实施时，可以使用建模工具建立仿真模型，例如通过使用MATLAB、AutoCADINVENTOR以及ANSYS WORKBENCH中的一种或多种工具，建立三维模型用于描述环网柜的结构、连接等配置属性。

由于环网柜中通常设置有3个导体，所述导体分别连接至相应相位的高压交流电路，而且每个导体分别设置用隔板相互分隔的导体室内，因此为了精确描述环网柜的使用场景，在本发明实施例提供了一种仿真模型。参见图2，为本发明实施例提供的一种仿真模型的结构示意图，如图2所示，该仿真模型包括3个导体模型1和3块隔板模型2；其中，2块隔板模型2相互平行，剩余的1块隔板模型与所述2块隔板模型相垂直，这样，所有的隔板模型2可以分割成3个导体室，导体模型2分别设置在相应的导体室内。

步骤S102：对所述仿真模型进行网格划分。

为了方便电场和电流密度数值计算，在本发明实施例中，需要对仿真模型进行网格划分。参见图3，为本发明实施例提供的一种网格划分后的仿真模型的结构示意图，如图3所示，所述仿真模型被划分为多个网格，以所述网格为基础，通过有限元方法等数值计算方法，能够计算每个网格节点上的电场和电流密度数值。

在第一种实施情况下，为了提高电场和电流密度数值计算的效率，参见图4，为本发明实施例提供的一种网格划分方法的流程示意图，如图4所示，该方法包括：

步骤S1021：获取环网柜的历史故障记录，所述历史故障记录包括故障位置和故障频度。

在环网柜的使用过程中，可以对环网柜的故障进行记录，生成历史故障记录，所述历史故障记录至少包括故障位置和故障频度。例如，在环网柜中包括3个导体，即第一导体、第二导体和第三导体，则一示例性历史故障记录可以为，第一故障位置：第二导体铜排接触位置，第一故障频度为2次/年；第二故障位置：第二导体与第一导体的中间隔板，第二故障频度为4次/年；第三故障位置：第二导体的导体接触位置，第三故障频度为1次/年。

步骤S1022：根据故障频度，设置故障位置所对应的仿真模型的网格密度。

由于在本发明实施例中，仿真模型用于描述真实环网柜的结构和连接，仿真模型与环网柜具有对应关系，因此根据历史故障记录中的故障位置同样可以对应到发生故障的仿真模型，以及具体的仿真模型中的模型故障位置。进一步，根据故障频度，设置相应仿真模型的网格密度。

在一示例性实施例中，根据步骤S1021的结果，第一故障位置为第二导体铜排接触位置，则在第二导体模型中，可以确定与所述第一故障位置相对应的第一模型故障位置；进一步，根据第一故障频度，设置所述第一模型故障位置处的网格密度为第一网格密度。同样，根据第二故障位置，在第一导体模型和第二导体模型之间的隔板模型上的第二模型故障位置，设置第二模型故障位置处的第二网格密度；根据第三故障位置，在第二导体模型上导体接触位置的第三模型故障位置，设置第三故障位置处的第三网格密度。由于第二故障频度>第一故障频度>第三故障频度，则相应的第二网格密度>第一网格密度>第三网格密度，网格密度越高表征在该位置处划分网格越多，数值计算的结果也越精确。

步骤S1023：根据所述网格密度将所述仿真模型划分为多个网格。

进一步，根据步骤S1022确定网格密度，将仿真模型的不同区域相应地划分为多个网格，以进行后续的电场和电流密度的数值计算。

由于环网柜中的导体的工作电压很高，在环网柜的关键区域通常会导致电场或电流密度较大，为了提高环网柜电场和电流的数值计算精度，参见图5，为本发明实施例提供的另一种网格划分方法的流程示意图，如图5所示，该方法包括：

步骤S1024：根据仿真模型的边缘弧度，设置相应的网格密度。

在仿真模型中，第一导体模型的铜排边缘弧度可能较小，例如接近直角等，则表征第一导体模型铜排边缘位置处可能存在较大的尖端电场，相应地，设置第一导体模型铜排边缘位置处的网格密度为第一网格密度；在第一导体模型上导体的边缘弧度可能较大，例如较大的圆弧或者平直的直线，则表征第一导体模型上导体的边缘位置处不易产生较大电场，相应地，设置第一导体模型上导体的边缘位置处的网格密度为第二网格密度。而且，第一网格密度大于第二网格密度。

步骤S1025：根据所述网格密度将所述仿真模型划分为多个网格。

将仿真模型上关键区域，根据所述网格密度，划分为多个网格，以进行网格优化。

通过上述实施例描述的网格划分方法，本发明实施例根据历史故障记录或仿真模型的边缘状况，能够对仿真模型上易于发生故障或者易于产生大电场、大电流密度的关键区域进行网格优化，在保证关键区域数值计算高精度的同时，能够减少其他区域的数值计算量，从而有效提高了数值计算的效率。

步骤S103：从网格划分后的仿真模型中，选择出目标模型；通过在所述目标模型上施加模拟电压和模拟电流，计算仿真模型的电场和电流密度。

从网格划分后的仿真模型中，选择出目标模型。一示例性实施例中的仿真模型包括第一导体模型、第二导体模型和第三导体模型，其中第二导体模型位于第一导体模型和第二导体模型中间，由于第二导体模型同时受到2个导体模型的影响，而第一导体模型或第三导体模型处于边缘，仅受到1个导体模型的影响，第二导体模型上产生大电场或大电流密度的几率更高，因此选择第二导体模型作为目标模型。当然，在具体实施时，可以选择其他任意一个导体模型作为所述目标模型，而且，所述目标模型的个数也不必限定为1个，可以为2个、3个等，在本发明实施例中不做限定。

在选择出的目标模型上，施加模拟电压和模拟电流。同样参见图2，在图2中第二导体模型的位置A施加模拟电压，在第二导体模型的位置B施加模拟电流。一示例性实施例的所述模拟电压的数值设置为12000V，所述模拟电流的数值设置为630A。当然，根据实际的仿真需要，所述模拟电压和所述模拟电流还可以设置为其他任意数值。进一步，通过数值计算能够计算得到仿真模型上，每个网格节点上的电压和电流密度。

步骤S104：如果所述电场和/或所述电流密度大于相应的判断阈值，根据调整策略，修正所述仿真模型；其中，所述调整策略包括调整相间距、调整铜排倒角和调整导体接触的一种或多种的组合。

为了方便对计算得到的电场和电流密度进行评估，在一种实施情况下，可以从计算得到的所有电场中选择出最大电场，从计算得到的所有电流密度中选择出最大电流密度。当最大电场大于电场判断阈值，或者最大电流密度大于电流密度判断阈值，或者最大电场大于电场判断阈值且最大电流密度大于电流密度判断阈值时，则表示当前的仿真模型不能够满足实际的工作需求，需要对仿真模型进行修正。在本发明实施例中，通过调整策略，修正所述仿真模型；其中，所述调整策略包括调整相间距、调整铜排倒角和调整导体接触的一种或多种的组合。具体地，调整相间距是通过调整相邻的导体模型的距离，对电场和电流密度进行调整，通常电场和电流密度均随着相间距的增大而减小；调整铜排倒角是通过调整导体模型上倒圆角的大小，对电场和电流密度进行调整，通常电场和电流密度均随着倒圆角的增大而减小；调整导体接触是通过增加导体模型上导体的接触面积，对电场和电流密度进行调整，通常电场和电流密度随着导体接触面积的增大而减小。

为了提高仿真模型的修正效率，参见图6，为本发明实施例提供的一种修正方法的流程示意图，如图6所示，该方法包括：

步骤S1041：根据电场和/或电流密度与相应判断阈值的差值，设置调整策略的优先级。

在具体实施时，当最大电场与电场判断阈值的差值大于或等于电场差值阈值时，或者最大电流密度与电流密度判断阈值的差值大于或等于电流密度差值阈值时，或者最大电场与电场判断阈值的差值大于或等于电场差值阈值、且最大电流密度与电流密度判断阈值的差值大于或等于电流密度判断阈值时，表示当前仿真模型计算得到的电场和/或电流密度与相应的判断阈值具有较大差距。由于调整策略对电场和电流密度影响程度不同，其中调整铜排倒角策略的影响程度>调整导体接触策略的影响程度>调整相间距策略的影响程度，为了尽快得到符合实际需求的仿真模型，则在上述差值较大时，可以设置调整策略优先级为：调整铜排倒角>调整导体接触>调整相间距。

当最大电场与电场判断阈值的差值小于电场差值阈值时，或者最大电流密度与电流密度判断阈值的差值小于电流密度差值阈值时，或者最大电场与电场判断阈值的差值小于电场差值阈值、且最大电流密度与电流密度判断阈值的差值小于电流密度判断阈值时，表示当前仿真模型计算得到的电场和/或电流密度与相应的判断阈值具有较小的差距。此时，只需要对当前仿真模型进行简单的优化调整即可，因此可以根据调整策略的导致的实际生产成本的高低，设置调整策略的优先级。由于调整相间距策略只需要调整相邻的导体模型的间距，对实际生产成本影响较小；调整铜排倒角需要增加生产工序，只需要对铜排进行倒圆角处理，增加了工艺成本，对实际生产成本影响较大；调整导体策略需要在导体模型上增加导体接触的面积，需要增加工艺和材料两者成本，对实际生产成本影响最大；这样，可以设置调整策略的优先级为：调整相间距>调整铜排倒角>调整导体接触。

步骤S1042：根据所述优先级，优先选择优先级高的调整策略修正仿真模型。

确定调整策略优先级后，按照优先级顺序采用一个或多个调整策略对仿真模型进行修正。一示例性实施例中，当差值较大时，可以根据调整策略优先级调整铜排倒角>调整导体接触>调整相间距，可以选择优先级高的一种或多种调整策略进行修正，例如在选择调整铜排倒角和到调整导体接触两种策略对仿真模型进行修正，则将铜排倒圆角从0增大到4mm，以及将导体接触面积从0cm²增加到20cm²。在另外一个示例性实施例中，当差值较小时，根据调整策略优先级调整相间距>调整铜排倒角>调整导体接触，可以选择优先级高的一种或多种调整策略进行修正，例如只选择调整相间距，则将相间距从125mm增大到155mm等。

根据修正后的仿真模型返回进行步骤S103，计算仿真模型的电场和电流密度，当计算得到的电场和/或电流密度大于相应的判断阈值时，继续运行步骤S104；当计算得到的电场和电流密度均小于或等于相应的判断阈值时，运行后续步骤。

步骤S105：如果所述电场和所述电流密度均小于或等于相应的判断阈值，根据所述仿真模型，生成环网柜导电回路配置结果。

如果所述最大电场小于或等于所述电场判断阈值，且所述电流密度小于或等于所述电流密度判断阈值，则表示仿真模型能够满足实际的工作需求；进一步从所述仿真模型中提取出每个导体模型的尺寸、间距，以及隔板的设置位置、尺寸等属性信息，作为环网柜导电回路配置结果，为后续的环网柜导体的生产提供依据。

由上述实施例的描述可见，本发明实施例提供的一种环网柜导体配置优化方法，通过建立仿真模型，其中，所述仿真模型包括隔板模型和至少3个导体模型；对所述仿真模型进行网格划分；从网格划分后的仿真模型中，选择出目标模型；通过在所述目标模型上施加模拟电压和模拟电流，计算仿真模型的电场和电流密度；如果所述电场和/或所述电流密度大于相应的判断阈值，根据调整策略，修正所述仿真模型；其中，所述调整策略包括调整相间距、调整铜排倒角和调整导体接触的一种或多种的组合；或者，如果所述电场和所述电流密度均小于或等于相应的判断阈值，根据所述仿真模型，生成环网柜导电回路配置结果。通过数值计算能够对环网柜的电场和电流密度进行定量分析，进而有效的优化调整环网柜导体的配置方式，降低环网柜的电场和电流密度，提高可靠性。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

与本发明提供的环网柜导体配置优化方法实施例相对应，本发明还提供了一种环网柜导体配置优化装置。

参见图7，为本发明实施例提供的一种环网柜隔板处导电回路配置优化装置的结构示意图，该装置包括：

建模模块11，用于建立仿真模型，其中，所述仿真模型包括隔板模型和至少3个导体模型；

网格划分模块12，用于对所述仿真模型进行网格划分；

计算模块13，用于从网格划分后的仿真模型中，选择出任意一个导体模型作为目标模型；通过在所述目标模型上事假模拟电压和模拟电流，计算仿真模型的电场和电流密度；

修正模块14，用于如果所述电场和/或所述电流密度大于相应的判断阈值，根据调整策略，修正所述仿真模型；其中，所述调整策略包括调整相间距、调整铜排倒角和调整导体接触的一种或多种的组合；

结果生成模块15，用于如果所述电场和所述电流密度均小于或等于相应的判断阈值，则根据所述仿真模型，生成环网柜导电回路配置结果。

为了提高电场和电流密度的数值计算效率，在第一种实施情况下，所述网格划分模块12用于，获取环网柜的历史故障记录，所述历史故障记录包括故障位置和故障频度；根据故障频度，设置故障位置所对应的仿真模型的网格密度；根据所述网格密度将所述仿真模型划分为多个网格。

在第二种实施情况下，所述网格划分模块12用于，根据仿真模型的边缘弧度，设置相应的网格密度；根据所述网格密度，将仿真模型的边缘划分为多个网格。

为了提高仿真模型的修正效率，本发明实施例中，所述修正模块14用于，根据电场和/或电流密度与相应判断阈值的差值，设置调整策略的优先级；根据所述优先级，优先选择优先级高的调整策略修正仿真模型。

参见图8，为本发明实施例提供的执行环网柜隔板处导电回路配置优化方法的服务器的硬件结构示意图，如图8所示，该服务器包括：

一个或多个处理器810以及存储器820，图8中以一个处理器810为例。

执行环网柜导体配置优化方法的服务器还可以包括：输入装置830和输出装置840。

处理器810、存储器820、输入装置830和输出装置840可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。

存储器820作为非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的列表项操作的处理方法对应的程序指令/模块。处理器810通过运行存储在存储器820中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例环网柜导体配置优化方法。

存储器820可以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系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据播放视频控制的处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器820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，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器820可选包括相对于处理器810远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至播放视频控制的处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置830可接收输入的数字或字符信息，以及产生与播放视频控制的处理装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置840可包括显示屏等显示设备。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器820中，当被所述一个或者多个处理器810执行时，执行上述任意方法实施例中的环网柜导体配置优化方法。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。