(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111487259.X (22)申请日 2021.12.07 (71)申请人 西安理工大 学 地址 710048 陕西省西安市碑林区金花 南 路5号 (72)发明人 高青青　赵妮　张在秦　张嘉伟　 (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 代理人 弓长 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 17/15(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 长时间电晕放电下分解产物演化特性的仿 真方法 (57)摘要 本发明公开了长时间电晕放电下分解产物 演化特性的仿真方法， 具体为： 步骤1， 建立等离 子体区与气体区耦合的电晕放电的化学动力学 模型； 步骤2， 计算电晕放电的电场激励参数； 步 骤3， 求解长时间电晕放电下分解产物的演化特 性。 本发明解决了现有技术中分解产物随时间演 化特性未知、 放电分解机理不明限制了采用分解 组分来评估电力设备的绝缘状态及诊断电力设 备故障应用的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114398754 A 2022.04.26 CN 114398754 A 1.长时间电晕放电下分解产物演化特性的仿真方法， 其特征在于， 具体按照以下步骤 实施； 步骤1， 建立 等离子体区与气体区耦合的电晕放电的化学动力学模型； 步骤2， 计算电晕放电的电场激励参数； 步骤3， 求 解长时间电晕放电下分解产物的演化特性。 2.根据权利要求1所述的长时间电晕放电下分解产物演化特性的仿真方法， 其特征在 于， 步骤1中， 等离 子体区与气体区耦合的电晕放电的化学动力学模型为： 式(1)和(2)中， cpj为等离子体区粒子的数密度， cgj为气体区粒子的数密度， t为时间， νij为化学反应方程左边的化 学计量数， ν′ij为化学反应方程右边的化 学计量数， ki为反应速 率常数， cpl为等离子体区第l个粒子的数密度， cgl为气体区第l个粒子的数密度， vil为第i个 化学反应方程左边的计量数， Dkj为扩散系数， rp为等离子体区的半径， Sp为等离子体区的面 积， Vp为等离子体区的体积， rg为气体区的半径， Vg为气体区的体积。 3.根据权利要求1所述的长时间电晕放电下分解产物演化特性的仿真方法， 其特征在 于， 步骤1中， 等离子体区与气体区耦合的电晕放电的化学动力学模型采用的放电气体为 SF6、 SF6与N2的混合气体、 S F6与CF4的混合气体、 SF6与CO2的混合气体、 CF3I及其混合气体、 c ‑ C4F8及其混合气体， C4F7N及其混合气体， C5F10O及其混合气体， C6F12O及其混合气体中的一 种。 4.根据权利要求1所述的长时间电晕放电下分解产物演化特性的仿真方法， 其特征在 于， 步骤1中， 等离子体区包括电子碰撞反应、 离子 ‑中性粒子反应、 离子 ‑离子反应、 中性粒 子‑中性粒子反应四种化学反应； 气体区包括中性粒子 ‑中性粒子反应； 等离子体区和气体区由扩散过程进行耦合。 5.根据权利要求1所述的长时间电晕放电下分解产物演化特性的仿真方法， 其特征在 于， 步骤2具体过程 为： 步骤2.1， 计算电子 碰撞反应的速率常数 电子碰撞反应的速率常数均采用电子能量的函数， 通过求解两项玻尔兹曼方程， 获得 电子能量与约化场强的插值 函数关系， 表达式为： av_en＝f(E/N)  (3) ki＝f(av_en)   (4) 式中， av_en表示平均电子能量， E /N表示约化场强， 即电场与粒子总数密度的比值； 步骤2.2， 计算电场激励参数 电场的值通过将一个放电周期内的多个脉冲耦合为一个放电脉冲， 且遵循高斯分布， 表达式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114398754 A 2式(5)中， Em为电场强度的峰值， τpls为组合放电脉冲的持续时间。 6.根据权利要求1所述的长时间电晕放电下分解产物演化特性的仿真方法， 其特征在 于， 步骤3的具体过程如下： 步骤3.1， 将等离子体区的粒子按照生命周期分为短寿命粒子和长寿命粒子， 短寿命粒 子只在等离 子体区活动， 只有长寿命粒子可以扩散 到气体区； 步骤3.2， 对步骤1和步骤2计算多个放电周期， 使短寿命粒子的数密度趋于周期性稳定 值； 步骤3.3， 通过步骤1和步骤2计算等离子体区短寿命粒子的一个放电周期的反应速率 常数， 再求取一个放电周期的反应速率常数的平均值， 得到周期性平均反应速率常数； 步骤3.4， 将步骤3.3得到的周期性平均反应速率常数代替公式(1)中的反应速率常数 ki， 采用不同时间尺度通过步骤1和步骤2求 解长寿命粒子的数密度。 7.根据权利要求6所述的长时间电晕放电下分解产物演化特性的仿真方法， 其特征在 于， 步骤3.2中， 趋于周期性稳定值指第n +1个放电周期计算出来的短寿命 粒子数密度与第n 个放电周期计算出来的短寿命粒子数密度相对误差小于 0.01％。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114398754 A 3