断路器液压操动机构的仿真模型构建方法和装置与流程

本技术涉及断路器建模仿真，尤其涉及一种断路器液压操动机构的仿真模型构建方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术：

1、高压断路器是电力系统中的重要开关设备，其不仅能开断和关合正常工作电流，当电力系统发生短路故障时还能开断短路电流，从而及时将故障部分与电力系统分离，保护电力系统中其余设备避免受短路电流冲击。高压断路器开断故障电流时间的长短直接决定了其能否及时分离故障，因此在机构设计阶段需要对高压断路器的开断电流的时间进行仿真计算以确保切除故障的时间符合电力系统需求。高压断路器开断电流的时间主要由断路器操动机构的动作时间以及开关触头分离后电弧的熄弧时间组成。传统技术中，为了对液压操动机构的动作时间进行仿真计算，需要对其中各个部件列写电磁学、流体力学方程并求解，涉及的数学模型较复杂，需要用户端花费大量精力。

技术实现思路

1、本技术的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中绝缘油的设计效率不高的技术缺陷。

2、第一方面，本技术提供了一种断路器液压操动机构的仿真模型构建方法，包括：

3、利用仿真软件的多个元件库，分别构建一级阀模组、二级阀模组、操动拉杆模组和储能缸模组；

4、根据实际的液压操动机构中各模组的相互作用关系，将一级阀模组、二级阀模组、操动拉杆模组和储能缸模组相互连接，并向一级阀模组、二级阀模组、操动拉杆模组和储能缸模组中的各元件注入仿真参数，得到用于仿真的液压操动机构。

5、在其中一个实施例中，仿真软件包括amesim，一级阀模组包括分闸一级阀模块与合闸一级阀模块，分闸一级阀模块或合闸一级阀模块的构建过程包括：

6、从控制库中选择信号源元件，从电磁库中选择电气控制元件、线圈元件、第一轴向磁性元素元件、第二轴向磁性元素元件、第三轴向磁性元素元件、第一径向磁性元素元件、第二径向磁性元素元件、第一漏磁元件、第二漏磁元件、气隙元件和零磁动势电压源元件，从一维机械库中选择第一零线速度源、第二零线速度源、线性机械杠杆元件、第一带阻质量元件和理想线性弹簧元件，从液压元件设计库中选择第一活塞腔元件和第一全周开口滑阀元件；

7、将信号源元件与电气控制元件的输入端连接，将电气控制元件的输出端与线圈元件的通电端连接，将线圈元件的第一耦合端依次通过第一轴向磁性元素元件、第一径向磁性元素元件、第一漏磁元件、第二轴向磁性元素元件连接气隙元件的第一端，将线圈元件的第二耦合端依次通过零磁动势电压源元件、第二径向磁性元素元件、第二漏磁元件和第三轴向磁性元素元件连接气隙元件的第三端，将气隙元件的第二端连接第一零线速度源，得到电磁驱动部分；

8、将气隙元件的第四端连接线性机械杠杆元件的第一端，将线性机械杠杆元件的第二端通过第一带阻质量元件连接第一活塞腔元件的第二端，得到传动部分；

9、将第一活塞腔元件的第三端与第一全周开口滑阀元件的第四端组合，得到阀芯部分；

10、将第一全周开口滑阀元件的第三端通过理想线性弹簧元件连接第二零线速度源，得到阀芯复位部分。

11、在其中一个实施例中，二级阀模组的构建过程包括：

12、从一维机械库中选择第一零力源、第二零力源和第二带阻质量元件，从液压元件设计库中选择第二活塞腔元件、第三活塞腔元件、第四活塞腔元件、第五活塞腔元件、第二全周开口滑阀元件、第三全周开口滑阀元件；

13、将第二活塞腔元件的第二端连接第一零力源，将第二活塞腔元件的第三端与第三活塞腔元件的第三端组合，将第三活塞腔元件的第二端与第二全周开口滑阀元件的第三端组合，将第二全周开口滑阀元件的第四端通过第二带阻质量元件与第三全周开口滑阀元件的第四端连接，将第三全周开口滑阀元件的第三端与第四活塞腔元件的第二端组合，将第四活塞腔元件的第三端与第五活塞腔元件的第三端组合，将第五活塞腔元件的第二端连接第二零力源，将第五活塞腔元件的第一端连接第二活塞腔的第一端。

14、在其中一个实施例中，将一级阀模组与二级阀模组相互连接的过程包括：

15、将分闸一级阀模块的第一全周开口滑阀元件的第二端连接第二活塞腔元件的第一端；

16、将分闸一级阀模块的第一全周开口滑阀元件的第一端、第一活塞腔元件的第一端连接，形成第一公共端，将第四活塞腔元件的第一端与第三全周开口滑阀元件的第二端连接，形成第二公共端，将第一公共端与第二公共端连接；第二公共端还与低油压油箱模组连接；

17、将第三活塞腔元件的第一端与第二全周开口滑阀元件的第二端连接，形成第三公共端，将合闸一级阀模块的第一全周开口滑阀元件的第二端连接第三公共端；

18、将合闸一级阀模块的第一全周开口滑阀元件的第一端、第一活塞腔元件的第一端连接，形成第四公共端，将第四公共端与第二活塞腔元件的第一端连接。

19、在其中一个实施例中，操动拉杆模组的构建过程包括：

20、从一维机械库中选择第三零力源和第三带阻质量元件，从液压元件设计库中选择第六活塞腔元件、第七活塞腔元件、第一容腔元件和第二容腔元件；

21、将第六活塞腔元件的第一端连接第一容腔元件的第一端，将第六活塞腔元件的第二端连接动触头模组，将第六活塞腔元件的第三端通过第三带阻质量元件连接第七活塞腔元件的第三端，将第七活塞腔元件的第一端连接第二容腔元件的第一端，将第七活塞腔元件的第二端连接第三零力源，将第一容腔元件的第四端连接充油电机模组。

22、在其中一个实施例中，将二级阀模组与操动拉杆模组相互连接的过程包括：

23、将第一容腔元件的第二端与第三公共端连接；

24、将第二全周开口滑阀元件的第一端与第三全周开口滑阀元件的第一端连接，形成第五公共端，将第二容腔元件的第三端连接第二活塞腔元件的第一端，将第二容腔元件的第四端连接第五公共端。

25、在其中一个实施例中，储能缸模组的构建过程包括：

26、从一维机械库中选择第三零线速度源、第四零线速度源、第四带阻质量元件、第一变刚度理想弹簧、第二变刚度理想弹簧，从液压元件设计库中选择第八活塞腔元件、第九活塞腔元件；

27、将第八活塞腔元件的第二端连接第三零线速度源，将第八活塞腔元件的第三端与第九活塞腔元件的第三端组合，将第九活塞腔元件的第二端通过第四带阻质量元件、相互并联的第一变刚度理想弹簧和第二变刚度理想弹簧连接第四零线速度源。

28、在其中一个实施例中，将操动拉杆模组与储能缸模组相互连接的过程包括：

29、将第八活塞腔元件的第一端连接第一容腔元件的第三端；

30、将第九活塞腔元件的第一端连接低油压油箱模组。

31、第二方面，本技术提供了一种断路器液压操动机构的仿真模型构建装置，包括建模模块和连接注入模块；

32、建模模块用于利用仿真软件的多个元件库，分别构建一级阀模组、二级阀模组、操动拉杆模组和储能缸模组；

33、连接注入模块用于根据实际的液压操动机构中各模组的相互作用关系，将一级阀模组、二级阀模组、操动拉杆模组和储能缸模组相互连接，并向一级阀模组、二级阀模组、操动拉杆模组和储能缸模组中的各元件注入仿真参数，得到用于仿真的液压操动机构。

34、第三方面，本技术实施例还提供了一种计算机设备，包括一个或多个处理器，以及存储器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，执行上述任一实施例中的断路器液压操动机构的仿真模型构建方法的步骤。

35、第四方面，本技术实施例还提供了一种存储介质，存储介质中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一实施例中的断路器液压操动机构的仿真模型构建方法的步骤。

36、从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：

37、基于上述任一实施例，利用仿真软件中的元件库以模组化的形式搭建液压操动机构各组件对应的仿真模型，基于物理实体之间的相互作用关系将各模组在仿真软件中连接，并根据设计阶段需要验证的设计参数确定仿真参数，注入仿真模型中的各元件，得到整个液压操动机构的仿真模型。该方法不需要用户推导流体力学、电磁学等复杂的数学公式而仅需对物理元件模型进行搭建，因而大幅降低了用户端在高压断路器液压操动机构建模的工作量。由于采用了模组化的建模思路，可以对一级阀、二级阀、操动拉杆、储能缸等部件分别进行设计并进行协同计算，相比较于传统液压操动机构的仿真方法可分别对各结构响应时间、动作时间进行分析计算，有利于对液压操动机构各具体结构进行更精确的优化设计。总的来说，该方法有利于在高压断路器设计阶段对液压操动机构的动作特性和开断时间进行仿真分析，从而在设计阶段确定断路器操动机构的结构参数以确保其开断电流性能符合电力系统要求。