CN110927619B - 海洋电器的短路开断试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的海洋电器的短路开断试验系统，通过摇摆试验设备模拟船体的横摇、纵摇和艏摇的三个自由度运动，为被测海洋电器提供海上摇摆环境；同时通过供电设备为被测海洋电器提供所需电能，进行短路开断性能试验。实现了海洋电器在海上摇摆环境下的短路开断试验，进而提高了试验结果的准确性。

Description

海洋电器的短路开断试验系统

技术领域

本发明涉及电器试验领域，更具体地说，涉及海洋电器的短路开断试验系统。

背景技术

海洋电器是指在海上摇摆环境下工作的电气产品。海洋电器需要在线路出现短路故障时，能够及时开断短路电流，以保证船上设备和人员的安全。目前，对海洋产品的短路开断试验，不能模拟海上摇摆的特殊环境，导致试验结果不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提出海洋电器的短路开断试验系统，欲实现海洋电器在海上摇摆环境下进行短路开断试验，以提高试验结果的准确性的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种海洋电器的短路开断试验系统，包括：供电设备和摇摆试验设备；

所述摇摆试验设备，用于模拟船体的横摇、纵摇和艏摇的三个自由度运动，为被测海洋电器提供海上摇摆环境；

所述供电设备，用于通过电缆与所述被测海洋电器的电源输入端连接，为所述被测海洋电器提供电能；

所述被测海洋电器的电流传感器，用于采集所述供电设备提供的电流；

所述被测海洋电器的控制器，用于根据所述电流确定短路后，执行断开动作。

可选的，上述短路开断试验系统还包括：卡箍、弹簧和绝缘绳；

所述卡箍被固紧在所述电缆上；

所述卡箍包括两个固定结构，每个所述固定结构与一个所述弹簧的一端固定连接，所述弹簧的另一端与一个所述绝缘绳的一端连接，所述绝缘绳的另一端固定在地面或墙体。

可选的，所述供电设备具体包括：高压母线、变频调速系统、拖动机、励磁系统、冲击发电机、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电流调节电路、第一电压调节电路、第一高压供电母线、变压器、第二电流调节电路、第二电压调节电路和第二高压供电母线；

所述高压母线依次连接所述变频调速系统、所述拖动机、所述冲击发电机；

所述高压母线还依次连接所述励磁系统、所述冲击发电机、所述第一开关的、所述第二开关、所述变压器、所述第二电流调节电路、所述第二高压供电母线；

所述第二电压调节电路连接所述第二高压供电母线；

所述高压母线还依次连接所述第三开关、所述第四开关、所述第一电流调节电路、所述第一高压供电母线；

所述第一电压调节电路连接所述第一高压供电母线；

所述第一开关与第二开关的连接处，连接于所述第三开关与所述第四开关的连接处；

所述第一电压调节电路和所述第二电压调节电路，均用于调节电压的波形参数；

所述第一电流调节电路和所述第二电流调节电路，均用于调节电流的波形参数。

可选的，所述摇摆试验设备具体包括：油源系统、控制系统和摇摆试验台；

所述控制系统，用于控制所述油源系统为所述摇摆试验台的液压伺服系统提供液压油；

所述控制系统，还用于控制所述摇摆试验台模拟船体的横摇、纵摇和艏摇的三个自由度运动；

所述摇摆试验台，用于放置所述被测海洋电器。

可选的，所述摇摆试验设备还包括：固定在地面的底座；

所述摇摆试验台固定在所述底座上。

可选的，所述油源系统具体包括：油箱、液压泵、第一伺服阀、第二伺服阀和第三伺服阀；

所述液压泵的输入端口通过管道连接所述油箱；

所述液压泵的输出端口通过管道分别连接所述第一伺服阀、所述第二伺服阀和所述第三伺服阀；

与所述第一伺服阀连接的伺服接口，为用于模拟船体的横摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油；

与所述第二伺服阀连接的伺服接口，为用于模拟船体的纵摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油；

与所述第三伺服阀连接的伺服接口，为用于模拟船体的艏摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油。

可选的，所述油源系统和所述控制系统设置在第一电磁屏蔽室、所述摇摆试验台设置在第二电磁屏蔽室；

所述摇摆试验台包括的传感器采集的信号，通过光纤隔离器传输至所述控制系统。

可选的，所述摇摆试验台包括的传感器外设置有屏蔽层，所述屏蔽层接地。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的海洋电器的短路开断试验系统，通过摇摆试验设备模拟船体的横摇、纵摇和艏摇的三个自由度运动，为被测海洋电器提供海上摇摆环境；同时通过供电设备为被测海洋电器提供所需电能，进行短路开断性能试验。实现了海洋电器在海上摇摆环境下的短路开断试验，进而提高了试验结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种海洋电器的短路开断试验系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种固定电缆的夹具的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种供电设备的电气结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种第一电压调节电路的结构图；

图5为本发明实施例提供的一种第一电流调节电路的结构图；

图6为本发明实施例提供的一种摇摆试验设备的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种油源系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种海洋电器的短路开断试验系统，参见图1，该短路开断试验系统包括供电设备11和摇摆试验设备12。摇摆试验设备12，用于模拟船体的横摇、纵摇和艏摇的三个自由度运动，为被测海洋电器13提供海上摇摆环境。横摇是指左右方向摇摆，纵摇是指前后方向摇摆，艏摇是指船艏左右摇摆。供电设备，用于通过电缆与被测海洋电器13的电源输入端连接，为被测海洋电器13提供所需电能。

本实施例提供的海洋电器的短路开断试验系统的工作原理是，在摇摆试验设备12为被测海洋电器13提供海上摇摆环境的同时，供电设备为被测海洋电器13提供所需电能；被测海洋电器13的电流传感器实时采集供电设备 12提供的电流，被测海洋电器13的控制器，获取电流传感器采集的电流，并根据该电流确定发生短路后，执行断开动作，进行短路断开试验。实现了海洋电器在海上摇摆环境下的短路开断试验，进而提高了试验结果的准确性。

在一个具体实施例中，通过图2所示夹具固定电缆，优选的，电缆采用柔性电缆。将卡箍21固定在电缆14上；卡箍21包括两个固定结构211；每个固定结构211与一个弹簧22的一端固定连接；弹簧22的另一端与一个绝缘绳23的一端连接；绝缘绳23的另一端固定在地面或墙体。通过图2所示的夹具固定电缆，消除了摇摆过程中对电缆、高压母线以及其它设备的危害。

在一个具体实施例中，供电设备11如图3所示。供电设备11具体包括：高压母线111、变频调速系统112、拖动机113、励磁系统114、冲击发电机 115、第一开关116、第二开关117、第三开关118、第四开关119、第一电流调节电路120、第一电压调节电路121、第一高压供电母线122、变压器123、第二电流调节电路124、第二电压调节电路125和第二高压供电母线126。高压母线111具体为10kV高压母线；第一高压母线122具体为10kV高压母线；第二高压母线126具体为35kV高压母线。

高压母线111依次连接变频调速系统112、拖动机113、冲击发电机115。变频调速系统112，用于控制拖动机113的变频、调速和启动等。拖动机113 用于拖动冲击发电机115运转。

高压母线111还依次连接励磁系统114、冲击发电机115、第一开关116、第二开关117、变压器123、第二电流调节电路124、第二高压供电母线126。励磁系统114向冲击发电机115的定子提供励磁电流；第二电压调节电路125 连接第二高压供电母线126。

高压母线111还依次连接第三开关118、第四开关119、第一电流调节电路120、第一高压供电母线122；第一电压调节电路121连接第一高压供电母线122。

第一开关116与第二开关117的连接处，连接于第三开关118与第四开关119的连接处。通过对第一开关116、第二开关117、第三开关118与第四开关119的断开和闭合操作，为被测海洋电器13提供不同的供电方案。方案一：第一开关116和第二开关117闭合，第三开关118和第四开关119断开，启动冲击发电机115提供35kV高压电；方案二：第一开关116和第四开关 119闭合，第二开关117和第三开关118断开，启动冲击发电机115提供10kV 高压电；方案三：第三开关118和第四开关119闭合，第一开关116和第二开关117断开，直接使用高压母线111提供的10kV高压电；方案四，第三开关118和第二开关117闭合，第一开关116与第四开关119断开，将高压母线111提供的10kV升压为35kV高压电后提供给被测海洋电器13。相比直流母线111直接提供的高压电，冲击发电机115的功率大，可以提供的电流较大，适用于大容量试验。

第一电压调节电路121和第二电压调节电路125，均用于调节电压的波形参数。第一电压调节电路121和第二电压调节电路125，具体为TRV(transient recovery voltage，瞬态恢复电压)调节设备。图4示出了一种第一电压调节电路121，包括10个电阻和10个电容；电阻之间可以并联或串联使用，电容并联使用，电阻与电容之间是串联。通过不同的电阻和电容的组合可以调节电压波形，能够满足被测海洋电器对电源调频支路的要求。

第一电流调节电路120和第二电流调节电路124，均用于调节电流的波形参数。图5示出了一种第一电流调节电路120，通过改变电流调节电路的电抗值。

参见图6，摇摆试验设12具体包括：油源系统131、控制系统132和摇摆试验台133。控制系统132，用于控制油源系统131为摇摆试验台133的液压伺服系统提供液压油；控制系统132，还用于控制摇摆试验台133模拟船体的横摇、纵摇和艏摇的三个自由度运动；摇摆试验台133，用于放置被测海洋电器13。

还可以设置固定在地面的底座，将摇摆试验台133固定在该底座上，保证了摇摆试验台133摇摆过程中的稳定性，底座接地保证了被测海洋电器13 的电气安全。

参见图7，油源系统131具体包括：油箱17-1、液压泵17-2、高压滤油器17-3、压力传感器17-4、压力表17-5、蓄能器17-6、第一伺服阀17-7、第二伺服阀17-8、第三伺服阀17-9、伺服接口17-10、减压阀17-11、电磁换向阀17-12、卸荷阀17-13、比例溢流阀17-14、比例溢流阀放大板17-15、水冷冷却器17-16、水管接头17-18、回油滤油器17-19、电接点温度表17-20、液控单向阀17-21。

液压泵17-2的输入端口通过管道连接油箱17-1；液压泵17-2的输出端口通过管道分别连接第一伺服阀17-7、第二伺服阀17-8和第三伺服阀17-9，分别为各个伺服阀提供液压油；与第一伺服阀17-7连接的伺服接口17-10，为用于模拟船体的横摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油；与第二伺服阀17-8连接的伺服接口17-10，为用于模拟船体的纵摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油；与第三伺服阀17-9连接的伺服接口17-10，为用于模拟船体的艏摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油。

高压滤油器17-3、压力传感器17-4、蓄能器17-6依次连接在液压泵17-2 的输出端口与第一伺服阀17-7之间。压力表17-5与压力传感器17-4连接；比例溢流阀17-14与比例溢流阀放大板17-15连接，卸荷阀17-13与比例溢流阀17-14、水冷冷却器17-16连接，水冷冷却器17-16与回油滤油器17-19连接，回油滤油器17-19连接与油箱17-1连接，水冷冷却器17-16与水管接头 17-18连接。电磁换向阀17-12与减压阀17-11连接，减压阀17-11与液控单向阀17-21连接。

第一伺服阀17-7、第二伺服阀17-8、第三伺服阀17-9与液控单向阀17-21 连接，液控单向阀17-21与水冷冷却器17-16连接进而与油箱17-1连接。油箱17-1还可以连接电接点温度表17-20等设备。

为了解决试验过程中的电磁干扰问题，将油源系统131和控制系统132 设置在第一电磁屏蔽室、将摇摆试验台133设置在第二电磁屏蔽室；将供电设备11设置在供电室内，这样实现供电设备11与摇摆试验设备12之间的隔离，并且实现了控制系统132与摇摆试验台133之间的隔离，避免了对摇摆试验台中传感器的电磁干扰。摇摆试验台133包括的传感器采集的信号，通过光纤隔离器传输至控制系统132。摇摆试验台133包括的传感器外设置有屏蔽层，屏蔽层接地。在第二电磁屏蔽室设置第一高压铜排和第二高压铜排；第一高压供电母线122与第一高压铜排连接，第二高压供电母线126与第二高压铜排连接，被测海洋电器13的电源输入端通过电缆连接相应的高压铜排。

摇摆试验台133包括的传感器具体可以为角位移传感器，采集横摇角度、纵摇角度和艏摇角度，并传输至控制系统132。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种海洋电器的短路开断试验系统，其特征在于，包括：供电设备和摇摆试验设备；

所述摇摆试验设备，用于模拟船体的横摇、纵摇和艏摇的三个自由度运动，为被测海洋电器提供海上摇摆环境；

所述供电设备，用于通过电缆与所述被测海洋电器的电源输入端连接，为所述被测海洋电器提供所需电能；

所述被测海洋电器的电流传感器，用于采集所述供电设备提供的电流；

所述被测海洋电器的控制器，用于根据所述电流确定短路后，执行断开动作；

所述供电设备具体包括：高压母线、变频调速系统、拖动机、励磁系统、冲击发电机、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电流调节电路、第一电压调节电路、第一高压供电母线、变压器、第二电流调节电路、第二电压调节电路和第二高压供电母线；

所述高压母线依次连接所述变频调速系统、所述拖动机、所述冲击发电机；

所述高压母线还依次连接所述励磁系统、所述冲击发电机、所述第一开关的、所述第二开关、所述变压器、所述第二电流调节电路、所述第二高压供电母线；

所述第二电压调节电路连接所述第二高压供电母线；

所述高压母线还依次连接所述第三开关、所述第四开关、所述第一电流调节电路、所述第一高压供电母线；

所述第一电压调节电路连接所述第一高压供电母线；

所述第一开关与第二开关的连接处，连接于所述第三开关与所述第四开关的连接处；

所述第一电压调节电路和所述第二电压调节电路，均用于调节电压的波形参数；

所述第一电流调节电路和所述第二电流调节电路，均用于调节电流的波形参数。

2.根据权利要求1所述的短路开断试验系统，其特征在于，还包括：卡箍、弹簧和绝缘绳；

所述卡箍被固紧在所述电缆上；

所述卡箍包括两个固定结构，每个所述固定结构与一个所述弹簧的一端固定连接，所述弹簧的另一端与一个所述绝缘绳的一端连接，所述绝缘绳的另一端固定在地面或墙体。

3.根据权利要求1所述的短路开断试验系统，其特征在于，所述摇摆试验设备具体包括：油源系统、控制系统和摇摆试验台；

所述控制系统，用于控制所述油源系统为所述摇摆试验台的液压伺服系统提供液压油；

所述控制系统，还用于控制所述摇摆试验台模拟船体的横摇、纵摇和艏摇的三个自由度运动；

所述摇摆试验台，用于放置所述被测海洋电器。

4.根据权利要求3所述的短路开断试验系统，其特征在于，所述摇摆试验设备还包括：固定在地面的底座；

所述摇摆试验台固定在所述底座上。

5.根据权利要求3所述的短路开断试验系统，其特征在于，所述油源系统具体包括：油箱、液压泵、第一伺服阀、第二伺服阀和第三伺服阀；

所述液压泵的输入端口通过管道连接所述油箱；

所述液压泵的输出端口通过管道分别连接所述第一伺服阀、所述第二伺服阀和所述第三伺服阀；

与所述第一伺服阀连接的伺服接口，为用于模拟船体的横摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油；

与所述第二伺服阀连接的伺服接口，为用于模拟船体的纵摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油；

与所述第三伺服阀连接的伺服接口，为用于模拟船体的艏摇的自由度运动的液压伺服系统提供液压油。

6.根据权利要求3所述的短路开断试验系统，其特征在于，所述油源系统和所述控制系统设置在第一电磁屏蔽室、所述摇摆试验台设置在第二电磁屏蔽室；

所述摇摆试验台包括的传感器采集的信号，通过光纤隔离器传输至所述控制系统。

7.根据权利要求3所述短路开断试验系统，其特征在于，所述摇摆试验台包括的传感器外设置有屏蔽层，所述屏蔽层接地。

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