电力系统中,有触点开关电器,在开断负载电路时不可避免地在触头系统中产生电弧,而电弧的发生与发展决定了开关电器灭弧系统内能量、密度、压力和温度等参数在空间中和时间上的分布,从而成为决定开关能否成功开断的重要因素之一。对动态电弧的时空演变行为及电弧能量输运特性的定量描述与分析是研究电弧从发生、发展直到熄灭整个物理过程相关规律的重要手段,也是寻找熄灭措施的有效途径之一。本文引入数学物理方法,探究开关电器电弧物理本质,开展电弧反演算法及在开关电器中的应用研究。基于场空间区域磁场特性,建立电弧反演模型,采用均匀设计方法,提出合理的采样点选取方式。在保证计算精度的前提下,减少采样点数量,以解决大场域空间中,少采样点与高计算精度这一矛盾。对开关电器电弧(弧线)进行合理假设,以有效描述电弧空间位置特征。基于毕奥—萨伐尔定律,结合现代数学中的空间几何知识,推得电弧(弧线)在空间任意处所产生磁感应强度的数学描述,即确定电弧(弧线)空间坐标与磁感应强度的对应关系。针对反演问题求解和不适定性问题,采用人工鱼群算法,从数值计算角度解决解的连续性和稳定性的问题,通过典型数学函数分析验证算法的可行性。基于上述分析,将人工鱼群算法和开关电器电弧反演有效结合,以实现电弧反演,并解决计算收敛速度与反演精度这一矛盾。