CN114325177A

CN114325177A - 一种机场输电线缆参数在线测量方法

Info

Publication number: CN114325177A
Application number: CN202111506664.1A
Authority: CN
Inventors: 赵旭光; 吴孟宸; 孟伟; 李亚秋; 田晓迪; 周雷; 孙墨祺; 刘志强
Original assignee: SHAANXI HUANGHE GROUP CO Ltd
Current assignee: SHAANXI HUANGHE GROUP CO Ltd
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本公开实施例是关于一种机场输电线缆参数在线测量方法，包括：建立三相四线非对称电路模型；不增加测试电源，对三相四线输电线缆的各相线以及中线的电流相量进行在线测量；增加单相或双相测试电源，对三相四线输电线缆的各相线以及中线的电流相量进行在线测量；根据两次在线测量推算得到输电线缆参数的计算公式；根据航空地面电源输出的电源电压以及增加单相或双相测试电源测量得到的电流相量，计算得到电线缆参数的数值。本实施例中，通过建立三相四线非对称电路模型，利用单相或双向测试电源对其进行测量，可精确测量航空地面电源供电系统的三相四线制输电线缆参数，测量过程简单、计算量少，测量精度能够满足实际工程测量的需要。

Description

一种机场输电线缆参数在线测量方法

技术领域

本公开实施例涉及线缆测量技术领域，尤其涉及一种机场输电线缆参数在线测量方法。

背景技术

随着空军战略转型加速推进，以及空军部队作战训练模式深刻变革，对航空地面电源供电系统保障军用战机供电质量提出更高要求。航空地面电源供电系统在飞机进行地面维修、检查以及飞机启动时为其提供115V/400Hz三相交流电。但航空地面电源属于大功率大电流供电设备，其容量可达200KVA，在115V条件下电流可达580A。同时，航空地面电源供电系统供电距离可达200米。因此，航空地面电源供电系统在为飞机负载输送电能过程中存在明显输电线缆压降，导致飞机负载出现电压跌落及不平衡现象，对飞机负载造成严重威胁。所以，需要对飞机负载电压进行输电线缆压降补偿。

输电线缆参数是计算输电线缆压降、进行飞机负载压降补偿所涉及的重要参数。准确的测量航空地面电源供电系统的输电线缆参数对保障军用机场战机供电质量具有重要意义。而输电线缆参数受布局形态影响存在三相四线输电线缆参数不平衡现象。目前，不平衡输电线缆参数测量主要适用于三相三线制输电线缆，且测量精度较低，并不适用于测量三相四线制输电线缆参数。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种机场输电线缆参数在线测量方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本公开实施例提供一种机场输电线缆参数在线测量方法，包括：

建立三相四线非对称电路模型：所述电路模型包括供电单元、中频输电网络和飞机负载，其中，所述供电单元包括依次电连接的电网、变压器、配电柜以及多个航空地面电源，所述中频输电网络包括三相四线输电线缆；

不增加测试电源，对所述三相四线输电线缆的各相线以及中线的电流相量进行在线测量；

增加单相或双相测试电源，对所述三相四线输电线缆的各相线以及中线的电流相量进行在线测量；

根据两次在线测量推算得到所述输电线缆参数的计算公式；

根据所述航空地面电源输出的电源电压以及增加单相或双相测试电源测量得到的电流相量，计算得到所述电线缆参数的数值。

本公开的一实施例中，所述供电单元的输出电压为400Hz/115V，所述中频输电网络用于对所述400Hz/115V的电压进行传输，所述飞机负载为频率400Hz、相电压115V的三相对称交流电。

本公开的一实施例中，不增加测试电源时在线测量后得到以下第一电路方程：

其中，A、B、C、N分别为三相四线制输电线缆的各相线和中线，

分别为供电单元输出的三相对称交流电源电压，Z_A、Z_B、Z_C、Z_N为各相线及中线阻抗；Z为飞机负载阻抗；

分别为A、B、C相电流，通过在线测量获得；

为中线电流，为A、B、C相电流之和。

本公开的一实施例中，增加单相测试电源后，得到第二电路方程为：

其中，

为A相增加测试电源电压；

分别为A相增加测试电源后的各相电流，通过在线测量获得；

为A相增加测试电源后的中线电流，为A、B、C相电流之和。

本公开的一实施例中，利用所述第一电路方程和所述第二电路方程得到以下第三电路方程：

其中，k为不增加测试电源的中线电流

与A相增加测试电源的中线电流

的比值。

本公开的一实施例中，所述输电线缆参数的计算公式为：

本公开的一实施例中，增加双相测试电源后，得到以下第二电路方程：

其中，A、B、C、N分别为三相四线制输电线缆的各相线和中线；

分别为供电单元输出的三相对称交流电源电压，

为A相、B相增加测试电源电压；Z_A、Z_B、Z_C、Z_N为各相线及中线阻抗；Z为飞机负载阻抗。

分别为A相、B相增加测试电源后的各相电流，通过在线测量获得；

为A、B相增加测试电源后的中线电流，为A、B、C相电流之和。

本公开的一实施例中，根据所述第一电路方程和所述第二电路方程得到以下第三电路方程：

其中，k为不增加测试电源的中线电流

与A、B相增加测试电源的中线电流

的比值。

本公开的一实施例中，所述输电线缆参数的计算公式为：

本公开的一实施例中，所述单相或双相测试电源的电压为1-3V。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例中的机场输电线缆参数在线测量方法，通过建立三相四线非对称电路模型，利用单相或双向测试电源对其进行测量，可精确测量航空地面电源供电系统的三相四线制输电线缆参数，测量过程简单、计算量少，测量精度能够满足实际工程测量的需要。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施例中的机场输电线缆参数在线测量方法的流程图；

图2示出本公开示例性实施例中的三相四线非对称电路模型的结构示意图；

图3示出本公开示例性实施例中的三相四线非对称电路模型的电路图；

图4示出本公开示例性实施例中的单相增加测试电源的电路图。

附图标记：

100、供电单元；101、电网；102、变压器；103、配电柜；104、航空地面电源；200、中频输电网络；300、飞机负载。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本示例实施方式中提供一种机场输电线缆参数在线测量方法，可以包括以下步骤：

步骤S100，建立三相四线非对称电路模型：所述电路模型包括供电单元100、中频输电网络200和飞机负载300，其中，所述供电单元100包括依次电连接的电网101、变压器102、配电柜103以及多个航空地面电源104，所述中频输电网络包括三相四线输电线缆。其中，飞机负载可以是多个。

步骤S200，不增加测试电源，对所述三相四线输电线缆的各相线以及中线的电流相量进行在线测量。可以测量一个或多个时刻的电流相量。

步骤S300，增加单相或双相测试电源，对所述三相四线输电线缆的各相线以及中线的电流相量进行在线测量。

步骤S400，根据两次在线测量推算得到所述输电线缆参数的计算公式。

步骤S500，根据所述航空地面电源输出的电源电压以及增加单相或双相测试电源测量得到的电流相量，计算得到所述电线缆参数的数值。

本实施方式中，通过建立三相四线非对称电路模型，利用单相或双向测试电源对其进行测量，可精确测量航空地面电源供电系统的三相四线制输电线缆参数，测量过程简单、计算量少，测量精度能够满足实际工程测量的需要。

可选的，在一些实施例中，所述供电单元的输出电压为400Hz/115V，所述中频输电网络用于对所述400Hz/115V的电压进行传输，所述飞机负载为频率400Hz、相电压115V的三相对称交流电。这些参数是实际航空地面供电系统中常用的电压值，本申请的在线测量方法适用于上述电压值的供电系统。

下面，对本申请的具体的在线测量方法进行以下试验过程描述。

1、请参考图2，首先建立三相四线非对称电路模型：所述电路模型包括供电单元、中频输电网络和三个飞机负载，其中，所述供电单元包括依次电连接的电网、变压器、配电柜以及多个航空地面电源，所述中频输电网络包括三相四线输电线缆。供电单元为三相对称交流电源，输出400Hz/115V标准飞机负载电压；中频输电网络由400Hz输电线缆组成，用于传输115V/400Hz电能给飞机负载。中频输电线缆为三相四线制Y型连接，且三相四线制输电线缆参数不平衡。飞机负载三相平衡，飞机负载阻抗三相平衡。

2、不增加测试电源，分别在线测量各相线及中线的电流相量，并列出关于输电线缆参数的电路方程，见方程(1)：

输电线缆参数方程中，A、B、C、N分别为三相四线制输电线缆的各相线和中线。

分别为A、B、C相电流，通过在线测量获得；

为中线电流，为A、B、C相电流之和。

3、单相增加测试电源，分别在线测量各相线及中线的电流相量，并列出关于输电线缆参数的电路方程，见方程(2)。

输电线缆参数方程式(2)中，

为A相增加测试电源电压。

分别为A相增加测试电源后的各相电流，通过在线测量获得；

为A相增加测试电源后的中线电流，为A、B、C相电流之和。

4、求解航空地面电源供电系统不同输入电压情况下关于输电线缆参数的电路方程，得到输电线缆参数：

4.1联立式(1)、式(2)求解可得输电线缆参数。输电线缆参数方程式(1)、式(2)中关于输电线缆参数有4个，仅有3组独立方程。将航空地面电源供电系统在不同输入电压情况下的中线电流作为中间变量，以消除中线阻抗参数。联立式(1)、式(2)可得式(3)如下：

式(3)中，k为不增加测试电源的中线电流

与A相增加测试电源的中线电流

的比值。

4.2继续联立式(1)、式(3)求解可得输电线缆参数如下：

式(4)中，Z_A、Z_B、Z_C、Z_N为各相线及中线的阻抗参数。

通过以上方法，得到单相增加测电源计算所得输电线缆参数设定值和计算结果，见表1。

表1单相增加测电源计算所得输电线缆参数设定值和计算结果

从表1可以看出，使用本实施例中的测量方法可以精确地测量出输电线缆参数，数据处理以及求解输电线缆参数方程过程中涉及的复数运算会带来细微测量误差，但测量误差满足工程要求。

双相增加测试电源的测试过程与上述实施例类似。双相增加测试电源，分别在线测量各相线及中线的电流相量，列出关于输电线缆参数的电路方程，见方程(5)。

输电线缆参数方程式(5)中，A、B、C、N分别为三相四线制输电线缆的各相线和中线。

分别为供电单元输出的三相对称交流电源电压，

为A相、B相增加测试电源电压。Z_A、Z_B、Z_C、Z_N为各相线及中线阻抗；Z为飞机负载阻抗。

联立式(1)、式(5)求解可得输电线缆参数，输电线缆参数方程式(1)、式(5)中关于输电线缆参数有4个，仅有3组独立方程。将航空地面电源供电系统在不同输入电压情况下的中线电流作为中间变量，以消除中线阻抗参数。

联立式(1)、式(5)可得式(6)如下：

式(6)中，k为不增加测试电源的中线电流

与A、B相增加测试电源的中线电流

的比值。

然后，进一步联立式(1)、式(6)求解可得输电线缆参数如下：

式(7)中，Z_A、Z_B、Z_C、Z_N为各相线及中线的阻抗参数。

将在线测量得到的电流等数值代入即可得到各阻抗参数的数值。

需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。