CN113484588A - 馈电电缆压降测试系统、方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于电缆测试技术领域，具体涉及一种馈电电缆压降测试系统、方法、电子设备，旨在解决测试困难、精度差的问题；系统包括直流电压源、三相电压型全桥逆变器、三相电抗器、三相电容器、三根待测馈电电缆；直流电压源与三相电压型全桥逆变器的直流侧并联连接；三相电抗器的一端与三相电压型全桥逆变器的交流侧端子连接，另一端连接至三相电容器的一端

三相电容器的另一端短接；三根待测馈电电缆的首端分别连接至三相电容器的

三根待测馈电电缆的尾端分别短接；通过本发明可有效降低测试复杂度，提高测试精度。

Description

馈电电缆压降测试系统、方法、电子设备

技术领域

本发明属于电缆测试技术领域，具体涉及一种馈电电缆压降测试系统、方法、电子设备。

背景技术

馈电电缆是高速动车系统供电的重要组成部分，可为高速动车的电能驱动提供重要保障；馈电电缆线路压降指标关乎与其配套的列车供电系统以及驱动系统的结构设计与选型。因此，在系统设计前期需对所采购的馈电电缆压降进行测试，以满足后期相关配套系统的结构需求。

在线路压降测试方面，直观方式即对待测电缆首位端在通入电流后进行测量，但是受限于现有测量设备精度，测试电缆长度较短时存在测量误差大的问题，通过增加待测电缆长度可有效提高测量精度，但是线路长度增加，导致测量设备引线无法直接对电缆首位端进行测试，提高了电缆线路压降测试的复杂程度。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决测试电缆测试困难、精度差的问题，本发明提供了一种馈电电缆压降测试系统、方法、电子设备。

本发明的第一方面提供了一种馈电电缆压降测试系统，该系统包括直流电压源、三相电压型全桥逆变器、三相电抗器、三相电容器以及待测馈电电缆组件，所述待测馈电电缆组件包括第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆和第三待测馈电电缆；

所述直流电压源与所述三相电压型全桥逆变器的直流侧并联连接；

所述三相电压型全桥逆变器的交流侧端子与所述三相电抗器的一端连接；所述三相电抗器的另一端连接至所述三相电容器的一端

所述三相电容器的另一端短接设置，并形成第一短接点；

所述第一待测馈电电缆的首端连接至所述三相电容器的

所述第二待测馈电电缆的首端连接至所述三相电容器的

所述第三待测馈电电缆的首端连接至所述三相电容器的

所述第一待测馈电电缆、所述第二待测馈电电缆与所述第三待测馈电电缆的尾端分别进行短接设置，并形成第二短接点。

在一些优选实施例中，所述三相电压型全桥逆变器、所述三相电抗器均为N台，N∈[1，5]。

在一些优选实施例中，所述直流电压源可调设置。

在一些优选实施例中，所述直流电压源的正极、负极均与所述三相电压型全桥逆变器的DC⁺端子连接。

在一些优选实施例中，所述第一待测馈电电缆、所述第二待测馈电电缆与所述第三待测馈电电缆采用一字型排布设置。

在一些优选实施例中，所述第一待测馈电电缆、所述第二待测馈电电缆与所述第三待测馈电电缆采用采用品字形排布设置。

本发明的第二方面提供了一种馈电电缆压降测试方法，该方法包括以下步骤：步骤S100，调节直流电压源，使直流电压源的输出由零按照预设速率上升至额定直流电压U_dc；

步骤S200，解锁N台三相电压型全桥逆变器，并采用开环正弦脉宽调制方式使能从三相电压型全桥逆变器交流侧输出，获取每台三相电压型全桥逆变器的各相调制电压u_sa、u_sb、u_sc：

其中，ω为待测馈电电缆的工作角频率；t为当前时间；m为三相电压调制度，m∈[0，1]；u_sa、u_sb、u_sc为频率相同、最大值相等、相位彼此相差120°的三个正弦交流电源；

在解锁使能过程中，m从零按照预设速率上升至额定值M_{_rated}；

其中，I_{_rated}为对应的待测电缆额定工作电流有效值，N为三相电压型全桥逆变器的数量，L_g为三相电抗器的各相电感值，U_dc为三相电压型全桥逆变器的额定直流工作电压；

步骤S300，当第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆、第三待测馈电电缆的电流稳定升至额定值I_{_rated}后，测量并记录u_ab、u_bc、u_ca；其中，u_ab为第一待测馈电电缆与第二待测馈电电缆之间线电压幅值，u_bc为第二待测馈电电缆与第三待测馈电电缆之间的线电压幅值，u_ca为第三待测馈电电缆与第一待测馈电电缆之间的线电压幅值；

步骤S400，闭锁N台三相电压型全桥逆变器；

步骤S500，基于u_ab、u_bc及u_ca，获取待测电缆的单位长度线路压降V_drop：

其中，average(u_ab，u_bc，u_ca)为线电压u_ab、u_bc与u_ca的幅值平均值，Line_length为第一根待测电缆、第二根待测电缆及第三根待测电缆实测长度平均值。

在一些优选实施例中，N台所述三相电压型全桥逆变器在调制过程中，第一至第N台的所述三相电压型全桥逆变器的三角载波角频率为ω_carrier，ω_carrier∈[10ω，40ω]，ω为待测馈电电缆工作角频率；

第一至第N台的所述三相电压型全桥逆变器三角载波相位由0°按照预设阶差递增至

所述预设阶差的角度为

N为所述三相电压型全桥逆变器数量。

本发明的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现所述的馈电电缆压降测试方法。

本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现所述的馈电电缆压降测试方法。

本发明的有益效果为：

1)现有方案都是针对单根来测，但是电网系统里面一般是三相电缆，三相电缆之间存有互感，会影响单根电缆压降，本发明采用三根电缆排成三相更接近实际测量，检测结果更为准确有效。

2)由于电缆比较短时存在测量精度问题，提高电缆长度后会降低测量误差，但是同时会带来测量困难问题，采用线电压进行测量并进行折算会降低测量复杂程度，同时可使得测量电缆长度变长，应用更为广泛，并降低成本、提高测试效率和测试结果的准确性与精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中的馈电电缆压降测试系统。

图2为本发明中的三相电压型全桥逆变器示意图。

图3为本发明中的待测三根电缆的第一种排布示意图。

图4为本发明中的待测三根电缆的第二种排布示意图。

图5是本发明中的馈电电缆压降测试方法的一种具体实施例的流程图。

图6是用于实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的第一方面提供了一种馈电电缆压降测试系统，该系统包括直流电压源、三相电压型全桥逆变器、三相电抗器、三相电容器以及待测馈电电缆组件，其中，待测馈电电缆组件包括第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆和第三待测馈电电缆；直流电压源与三相电压型全桥逆变器的直流侧并联连接；三相电压型全桥逆变器的交流侧端子与三相电抗器的一端连接；三相电抗器的另一端连接至三相电电容器的一端

三相电电容器的另一端短接设置，并形成第一短接点；第一待测馈电电缆的首端连接至三相电容器的

第二待测馈电电缆的首端连接至三相电容器的

第三待测馈电电缆的首端连接至三相电容器的

第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆与第三待测馈电电缆的尾端分别进行短接设置，并形成第二短接点。

以下参照附图结合实施例进一步说明本发明。

参照附图1和附图2，本发明的第一方面提供了一种馈电电缆压降测试系统，该系统包括可调直流电压源、三相电压型全桥逆变器、三相电抗器、三相电容器以及待测馈电电缆组件，其中，待测馈电电缆组件包括第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆和第三待测馈电电缆，第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆、第三待测馈电电缆为三根待测馈电电缆；在本实施例中，三相电压型全桥逆变器、三相电抗器均为N台；直流电压源与第一至第N台三相电压型全桥逆变器的直流侧并联连接，直流电压源的正极连接至第一台至第N台三相电压型全桥逆变器DC⁺端子，直流电压源的负极连接至第一至第N台三相电压型全桥逆变器DC^-端子；第一台至第N台三相电压型全桥逆变器的交流侧端子A、B、C分别连接至对应第一台至第N台三相电抗器一端；第一台至第N台三相电抗器的另一端均连接至三相电容器的C_sa、C_sb、C_sc一端

三相电容器C_sa、C_sb、C_sc的另一端进行短接设置，并形成第一短接点M；第一待测馈电电缆的首端连接至三相电容器的

第二待测馈电电缆的首端连接至三相电容器的

第三待测馈电电缆的首端连接至三相电容器的

第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆与第三待测馈电电缆的尾端分别进行短接设置，并形成第二短接点N。

优选地，第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆、第三待测馈电电缆为三根相同的待测馈电电缆。

优选地，N∈[1，5]。

参照附图3，第一待测馈电电缆、所述第二待测馈电电缆与所述第三待测馈电电缆采用一字型排布设置。

参照附图4，第一待测馈电电缆、所述第二待测馈电电缆与所述第三待测馈电电缆采用采用品字形排布设置。

进一步地参照附图5，本发明的第二方面公开了一种馈电电缆压降测试方法，该方法包括以下步骤：步骤S100，调节可调直流电压源，使直流电压源的输出由零按照预设速率上升至额定直流电压U_dc；在本实施例中，预设速率为缓慢上升；

步骤S200，解锁N台三相电压型全桥逆变器，并采用开环正弦脉宽调制方式(SPWM)使能从三相电压型全桥逆变器交流侧输出，获取每台三相电压型全桥逆变器的各相调制电压u_sa、u_sb、u_sc：

其中，ω为对应待测馈电电缆的工作角频率；t为当前时间；m为三相电压调制度，m∈[0，1]；u_sa、u_sb、u_sc为频率相同、最大值相等、相位彼此相差120°的三个正弦交流电源；

在解锁使能过程中，m从零按照预设速率上升至额定值M_{_rated}；在本实施例中，预设速率为缓慢上升；

其中，I_{_rated}为对应的待测电缆额定工作电流有效值，N为三相电压型全桥逆变器的数量，L_g为三相电抗器的各相电感值，U_dc为三相电压型全桥逆变器的额定直流工作电压；

步骤S300，当第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆、第三待测馈电电缆的电流稳定升至额定值I_{_rated}后，测量并记录u_ab、u_bc、u_ca；其中，u_ab为第一待测馈电电缆与第二待测馈电电缆之间线电压幅值，u_bc为第二待测馈电电缆与第三待测馈电电缆之间的线电压幅值，u_ca为第三待测馈电电缆与第一待测馈电电缆之间的线电压幅值。

步骤S400，记录完毕后，闭锁N台三相电压型全桥逆变器；

步骤S500，基于u_ab、u_bc及u_ca，获取待测电缆的单位长度线路压降V_drop：

其中，average(u_ab，u_bc，u_ca)为线电压u_ab、u_bc与u_ca的幅值平均值，Line_length为第一根待测电缆、第二根待测电缆及第三根待测电缆实测长度平均值。

进一步地，N台三相电压型全桥逆变器在调制过程中，第一至第N台的三相电压型全桥逆变器的三角载波角频率为ω_carrier，ω_carrier∈[10ω，40ω]，ω为待测馈电电缆工作角频率；第一至第N台的三相电压型全桥逆变器三角载波相位由0°按照预设阶差递增至

在本实施例中，预设阶差的角度为

N为三相电压型全桥逆变器数量。

本发明的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现所述的馈电电缆压降测试方法。

本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现所述的馈电电缆压降测试方法。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

下面参考图6，其示出了用于实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。图6示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM602以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT，Cathode Ray Tube)、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN(局域网，Local AreaNetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通讯部分609。通讯部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通讯部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种馈电电缆压降测试系统，其特征在于，该系统包括直流电压源、三相电压型全桥逆变器、三相电抗器、三相电容器以及待测馈电电缆组件，所述待测馈电电缆组件包括第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆和第三待测馈电电缆；

所述直流电压源与所述三相电压型全桥逆变器的直流侧并联连接；

所述三相电压型全桥逆变器的交流侧端子与所述三相电抗器的一端连接；所述三相电抗器的另一端连接至所述三相电容器的一端

所述三相电容器的另一端短接设置，并形成第一短接点；

所述第一待测馈电电缆的首端连接至所述三相电容器的

所述第二待测馈电电缆的首端连接至所述三相电容器的

所述第三待测馈电电缆的首端连接至所述三相电容器的

所述第一待测馈电电缆、所述第二待测馈电电缆与所述第三待测馈电电缆的尾端分别进行短接设置，并形成第二短接点。

2.根据权利要求1所述的馈电电缆压降测试系统，其特征在于，所述三相电压型全桥逆变器、所述三相电抗器均为N台，N∈[1，5]。

3.根据权利要求1所述的馈电电缆压降测试系统，其特征在于，所述直流电压源可调设置。

4.根据权利要求1所述的馈电电缆压降测试系统，其特征在于，所述直流电压源的正极、负极均与所述三相电压型全桥逆变器的DC⁺端子连接。

5.根据权利要求1所述的馈电电缆压降测试系统，其特征在于，所述第一待测馈电电缆、所述第二待测馈电电缆与所述第三待测馈电电缆采用一字型排布设置。

6.根据权利要求1所述的馈电电缆压降测试系统，其特征在于，所述第一待测馈电电缆、所述第二待测馈电电缆与所述第三待测馈电电缆采用采用品字形排布设置。

7.一种馈电电缆压降测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S100，调节直流电压源，使直流电压源的输出由零按照预设速率上升至额定直流电压U_dc；

步骤S200，解锁N台三相电压型全桥逆变器，并采用开环正弦脉宽调制方式使能从三相电压型全桥逆变器交流侧输出，获取每台三相电压型全桥逆变器的各相调制电压u_sa、u_sb、u_sc：

其中，ω为待测馈电电缆的工作角频率；t为当前时间；m为三相电压调制度，m∈[0，1]；u_sa、u_sb、u_sc为频率相同、最大值相等、相位彼此相差120°的三个正弦交流电源；

在解锁使能过程中，m从零按照预设速率上升至额定值M_{_rated}；

其中，I_{_rated}为对应的待测电缆额定工作电流有效值，N为三相电压型全桥逆变器的数量，L_g为三相电抗器的各相电感值，U_dc为三相电压型全桥逆变器的额定直流工作电压；

步骤S300，当第一待测馈电电缆、第二待测馈电电缆、第三待测馈电电缆的电流稳定升至额定值I_{_rated}后，测量并记录u_ab、u_bc、u_ca；其中，u_ab为第一待测馈电电缆与第二待测馈电电缆之间线电压幅值，u_bc为第二待测馈电电缆与第三待测馈电电缆之间的线电压幅值，u_ca为第三待测馈电电缆与第一待测馈电电缆之间的线电压幅值；

步骤S400，闭锁N台三相电压型全桥逆变器；步骤S500，基于u_ab、u_bc及u_ca，获取待测电缆的单位长度线路压降V_drop：

其中，average(u_ab，u_bc，u_ca)为线电压u_ab、u_bc与u_ca的幅值平均值，Line_length为第一根待测电缆、第二根待测电缆及第三根待测电缆实测长度平均值。

8.根据权利要求7所述的馈电电缆压降测试方法，其特征在于，N台所述三相电压型全桥逆变器在调制过程中，第一至第N台的所述三相电压型全桥逆变器的三角载波角频率为ω_carrier，ω_carrier∈[10ω，40ω]，ω为待测馈电电缆工作角频率；

第一至第N台的所述三相电压型全桥逆变器三角载波相位由0°按照预设阶差递增至

所述预设阶差的角度为

N为所述三相电压型全桥逆变器数量。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求8所述的馈电电缆压降测试方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现权利要求8所述的馈电电缆压降测试方法。

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