[發明專利]一種適用測試長距離變頻供電系統的海纜模擬裝置及方法

在審

• 申請號: 202110793672.2
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113484644A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 李志剛;魏澈;劉義勇;李強;邱銀鋒;胡意茹;徐正海;王文祥;張昊;侯廣信
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

1.一種適用測試長距離變頻供電系統的海纜模擬裝置，其特征在于，包括：中壓柜體、電抗器、電阻、電容器、母線連接頭、電纜接線柱、電壓互感器、電流互感器和測量和控制室；

所述中壓柜體內的上部設置有多個所述電抗器，每個所述電抗器分別與一個所述電阻的一端連接，各所述電阻的另一端分別與所述電壓互感器、電流互感器和母線連接頭連接；所述母線連接頭還分別與各所述電抗器、電纜接線柱和多個電容器連接；各所述電容器還分別與所述電流互感器連接，各所述電容器均與所述測量和控制室連接；各所述電抗器、各所述電阻和各所述電容器之間的連接構成海纜的Π型等效電路。

2.如權利要求1所述海纜模擬裝置，其特征在于：所述中壓柜體的底部，設置有風扇。

3.如權利要求1所述海纜模擬裝置，其特征在于：所述電容器可根據需要更換不同容量，所述電抗器采用可調電抗器，所述電阻采用多組分接形式。

4.如權利要求1所述海纜模擬裝置，其特征在于：采用多個所述海纜模擬裝置并柜結構實現長距離海纜模擬；通過所述母線連接頭相互連接實現并柜。

5.一種適用測試長距離變頻供電系統的海纜模擬方法，其特征在于，該方法基于如權利要求1至4任一項所述海纜模擬裝置及海纜模擬測試電路實現，包括以下步驟：

步驟1、根據實際被測試電氣系統海纜長度和參數計算配置海纜模擬裝置的數量及每個海纜模擬裝置參數；

步驟2、根據實際被測試電氣系統選擇測試電機和模擬負載對拖電機；

步驟3、無濾波器接入情況下連接變頻供電系統一次主回路及二次測量回路；

步驟4、進行上電檢查，檢查無誤后，系統通電進行電性能測試，確保系統主電路和測量回路功能正常，進行穩定運行工況及暫態運行工況測試；

步驟5、基于以上測試結果，分析得到變頻供電系統在無濾波器情況下的穩態、暫態響應性能參數指標，以驗證濾波器設計合理性、海底電纜參數設計指標以及變頻器控制方法是否滿足預先設定的系統設計需求；滿足則無需配置濾波器，則系統設計合理，反之進入下一步；

步驟6、配置濾波器，當系統回路接入濾波器時，檢查無誤后，系統通電進行電性能測試，確保系統主電路和測量回路功能正常，開展穩定運行工況及暫態運行工況測試；

步驟7、基于以上測試結果，分析得到變頻供電系統在有濾波器情況下的穩態、暫態響應性能參數指標，以驗證濾波器設計合理性、海底電纜參數設計指標以及變頻器控制方法是否滿足預先設定的系統設計需求；滿足則系統設計合理，反之，則調整濾波器參數后重新進行測試直至系統各項測試結果符合標準要求。

6.如權利要求5所述海纜模擬方法，其特征在于，所述穩定運行工況測試為：對正常啟動及不同負載正常工況下測試系統輸出端、長距離海底電纜各點、負載電機輸入端的電壓、諧波電能質量，以及電機扭矩參數；

所述暫態運行工況測試為：對負載堵轉、負載波動、電源波動工況下測試系統輸出端、長距離海纜模擬裝置各點、負載電機輸入端的電壓、諧波電能質量動態響應參數，以及電機扭矩參數。

7.如權利要求5所述海纜模擬方法，其特征在于，所述步驟4、步驟6中，在穩定運行工況測試中，根據實際場景負載特點，在有無濾波器情況下測試正常啟動、20Hz/40Hz/60Hz穩定運行工況下系統中輸出端、長距離海纜模擬裝置和負載電機輸入端的電能質量，以驗證穩態工況下海纜各點波反射疊加、諧波放大的特性，確保系統各點電壓符合設計要求、諧波滿足國家標準要求。

8.如權利要求5所述海纜模擬方法，其特征在于，所述步驟4、步驟6中，在暫態運行工況測試中，根據實際場景負載特點，在有無濾波器情況下測試堵轉啟動轉矩、負載波動、電源電壓波動工況下系統響應性能及電纜全線各點電能質量參數指標；變頻電源通過采用電壓、電流跟蹤全矢量控制方式，實時動態計算系統壓降并動態補償；負載波動、堵轉轉矩工況均通過模擬負載驅動及回饋變頻器控制和給定模擬負載電機力矩實現；電源波動通過有載調壓變壓器實現。