西安交通大学李江涛获国家专利权
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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利一种基于数字孪生的开关柜梅花触头接触电阻评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116500338B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310490528.0,技术领域涉及:G01R27/02;该发明授权一种基于数字孪生的开关柜梅花触头接触电阻评估方法是由李江涛;黄保铭;马驰;高秋雨;赵胜捷设计研发完成,并于2023-05-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数字孪生的开关柜梅花触头接触电阻评估方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于数字孪生的开关柜梅花触头接触电阻评估方法,该方法依据大电流开关柜内温度传感器获取的实时数据及COMSOL计算平台上搭建的仿真模型,构建形成开关柜梅花触头电阻与热场分布之间的耦合模型;通过对耦合模型进行校正,形成基于迭代更新过程的开关柜热场自校正模型;最终,基于最新校正后的开关柜热场自校正模型和开关柜梅花触头电阻与热场分布之间的耦合模型,输入开关柜各点监测的温度数据即能够输出梅花触头接触电阻值,从而达到评估梅花触头接触电阻的目的。实现开关柜的智能检测,为开关柜安全稳定运行提供了保障,极大降低了人工检修的难度。
本发明授权一种基于数字孪生的开关柜梅花触头接触电阻评估方法在权利要求书中公布了:1.一种基于数字孪生的开关柜梅花触头接触电阻评估方法,其特征在于:包括如下步骤: 步骤1、确定开关柜的型号及电气参数,对开关柜内部结构及通流路径进行分析; 步骤2、分析开关柜内部的传热方式,确定从热传导、热对流、热辐射这三种传热学中的基本方式对开关柜内部的热量传递进行考虑; 步骤3、根据实际开关柜结构,设计同时布置两种或多种温度传感器进行监测的方案;安装温度传感器后比较不同温度传感器监测所得的数据,对开关柜热场温度监测的准确性进行校验; 步骤4、计算梅花触头与静触头的搭接点、断路器真空灭弧室内的分合触头以及电流互感器与母线的连接部位的接触电阻,计算公式为R=kjFm, 式中,R表示接触电阻,kj表示与接触材料、表面状况有关的系数,F表示接触压力,m表示与接触形式、压力范围和接触点数目有关的指数; 步骤5、对开关柜三维模型中的部件进行去除、平滑、等效简化处理;在软件COMSOL中设置格栅散热形状以模拟散热孔,并对开关柜三维模型中各部件的材料及其属性进行设置; 步骤6、设置电磁-传热-对流多物理场耦合的形式对开关柜的温升特性进行仿真计算; 步骤7、利用步骤4中的计算公式,评估开关柜内梅花触头接触电阻的取值范围,综合考虑场地环境温度、年负荷电流变化、触头处磨损强度因素,建立如下开关柜热场的无校正数字孪生模型; RT=fI,Text,Rc,RB,γ 式中,f表示开关柜热场的无校正数字孪生模型的作用函数,RT表示梅花触头处接触电阻,I表示负荷电流,Text表示环境温度,Rc表示电流互感器与母线的连接部位的接触电阻,Rc表示真空断路器分合触头接触电阻,γ表示磨损损耗对接触电阻的影响系数; 步骤8、将整个开关柜分为柜体、导电母线、触头及绝缘部件进行网格剖分处理,最终运行得到开关柜无校正热场特性; 步骤9、依据软件COMSOL计算得到开关柜热场数据,构建形成开关柜梅花触头电阻与热场分布之间的耦合模型;通过温度传感器监测温度数据对耦合模型进行校正,形成基于迭代更新过程的开关柜热场自校正模型;最终,基于最新校正后的开关柜热场自校正模型和开关柜梅花触头电阻与热场分布之间的耦合模型,输入开关柜各点监测的温度数据即能够输出梅花触头接触电阻值,从而对梅花触头的状态进行评估;开关柜热场自校正模型的数学表达如下所示: 式中,Δfk表示第k次校正后的修正项,RTn表示第n次校正后梅花触头处的接触电阻。
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