CN116794364A - 一种测试负载装置及海缆供电设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种测试负载装置及海缆供电设备，所述测试负载装置包括高压线路和高压测试设备。高压线路中串联或并联多个负载电阻，高压测试设备与负载电阻并联，高压测试设备用于短接负载电阻，以调节高压线路的阻值。其中，高压测试设备包括绝缘隔离装置、干簧管和控制线圈，干簧管设置在绝缘隔离装置的通孔内，控制线圈绕设在绝缘隔离装置的外部。控制线圈在通电后可以产生磁场，以通过磁场驱动干簧管中磁簧片的自由端相互接触，从而接通高压线路。通过上述高压测试设备控制负载电阻是否接入线路中，从而实现高压负载阻值分段调节。并且由于上述高压测试设备的安装空间较小，可以降低测试负载装置内置的整体体积，便于完成负载测试工作。

Description

一种测试负载装置及海缆供电设备

技术领域

本申请涉及海缆通信技术领域，尤其涉及一种测试负载装置及海缆供电设备。

背景技术

应用于海缆线路的远供电源系统(power feeding equipment，PFE)是一种恒流供电系统，可以为海缆系统提供电能。远供电源系统可设置在端站中，可以将-48V的低电压转换为18kV的高电压，以便为水下设备供应恒定电流。远供电源系统中设置有多个转换器、续流装置以及输出监控装置等，这些装置可以对供电电压进行转换和调节，以输出恒流电能。

为了能够输出稳定电压或电流，远供电源系统内部还设有测试负载装置，测试负载装置可以在海缆供电设备正式对海缆线路进行供电之前，模拟线路中的负载接入情况，实现在对海缆线路进行供电之前，对供电参数进行调节，以保证输出的电流恒定。

因此，远供电源系统在进行单站验收时，需要先通过测试负载装置进行自测。测试负载装置由固定阻值的电阻经串并联组合后连接在高压线路上，并且通过设置调节开关，控制电阻的接入和断开，以改变线路的阻值。在上述测试过程中，测试负载装置可以使用高压继电器作为调节开关，通过控制高压继电器的闭合和断开，进而控制电阻是否接入线路中，从而实现阻值分段调节。但由于高压负载调节为高压冷切场景，而高压继电器的隔离性能难以满足冷切场景。并且为了确保高压安全，多个高压继电器之间需要预留足够的电气间隙，导致测试负载装置的占用空间大。

发明内容

本申请提供一种测试负载装置及海缆供电设备，以解决测试负载装置的占用空间大的问题。

第一方面，本申请提供一种测试负载装置，包括高压线路和高压测试设备。其中，所述高压线路中串联或并联多个负载电阻，所述高压测试设备与所述负载电阻并联，所述高压测试设备用于短接所述负载电阻，以调节所述高压线路的阻值。

高压测试设备包括绝缘隔离装置、干簧管和控制线圈。其中，所述绝缘隔离装置的内部设置有通孔，所述干簧管设置在所述通孔内。所述干簧管包括绝缘管和至少两个磁簧片，所述磁簧片设置在所述绝缘管中，至少两个所述磁簧片的自由端相互重叠且存在间隙，所述磁簧片的固定端与高压线路连接。所述控制线圈绕设在所述绝缘隔离装置的外部，所述控制线圈在通电后产生磁场，所述磁场用于驱动所述磁簧片的自由端相互接触，以接通所述高压线路。

在模拟海缆线路的负载接入情况时，可以将干簧管作为负载的切换开关，结构简单，并且体积小。同时通过将干簧管设置在绝缘隔离装置的通孔内，相对于空气间隙绝缘的方式，绝缘隔离装置可以通过较小的间隔距离，获得较高的绝缘耐压能力以及爬电距离，以实现高压和低压间的隔离，减少高压测试设备的整体体积。通过上述高压测试设备控制与高压测试设备并联的负载电阻是否接入线路中，从而实现高压负载阻值分段调节。并且由于上述高压测试设备的安装空间较小，可以降低测试负载装置内置的整体体积，便于完成负载测试工作。

在一种实现方式中，所述绝缘隔离装置为具有轴向通孔的圆管结构。干簧管设置在绝缘隔离装置内部的通孔中，控制线圈设置在绝缘隔离装置外部，通过绝缘隔离装置将干簧管进行封装，以使干簧管与控制线圈之间的最短爬电路径为绝缘隔离装置的绝缘表面，在满足电气元件间爬电距离要求的同时，将干簧管对应的高压区与控制线圈对应的低压区进行隔离。此外，绝缘隔离装置设置为圆管结构，其表面为光滑弧面，相对于平面，弧面与控制线圈的接触面积较大，使得控制线圈可以贴合于绝缘隔离装置的外部，且缠绕更均匀，在控制线圈通电后，可以获得更稳定的磁场，以控制干簧管的开关状态。

在一种实现方式中，所述通孔的孔径大于或等于所述干簧管的周向管径。即可以设置绝缘隔离装置的通孔的孔径大于干簧管的周向管径，可以减少干簧管置入过程与通孔内壁摩擦造成的磨损。还可以设置绝缘隔离装置的通孔的孔径等于干簧管的周向管径，干簧管的周向管径和通孔的孔径相匹配，干簧管的管壁与通孔的内壁贴合，为干簧管提供均匀的支撑力。

在一种实现方式中，所述通孔包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的孔径小于所述第二通孔的孔径，所述第一通孔的孔径等于所述干簧管的周向管径。即绝缘隔离装置的通孔由较大孔径的通孔和较小孔径的通孔连通构成。较大孔径的通孔可以设置在绝缘隔离装置的端部，以便于干簧管通过较大孔径的通孔置入绝缘隔离装置，再由较小孔径的通孔支撑和卡紧。

在一种实现方式中，所述第一通孔和所述第二通孔之间形成限位部，所述干簧管的外部设置有凸起部，所述凸起部和所述限位部配合，以将所述干簧管固定。由于第一通孔和第二通孔的孔径不同，使得第一通孔和第二通孔之间可以呈现阶梯状结构，因此，可以在干簧管的外部设置凸起部，通过该凸起部和阶梯状结构对干簧管进行固定和定位。

在一种实现方式中，所述绝缘隔离装置的外部设置有沿所述通孔的周向延伸的第一环槽，所述第一环槽的位置对应于所述干簧管的位置，所述第一环槽用于容纳所述控制线圈。由于环槽具有一定深度，可以减少控制线圈在绝缘隔离装置轴向方向上的移位，以获得稳定的磁场。同时环槽的设置使得绝缘隔离装置的绝缘表面的表面积增大，进而可以增大爬电距离。

在一种实现方式中，所述绝缘隔离装置的外部设置有多个沿所述通孔的周向延伸的第二环槽，所述第二环槽用于增大爬电距离。由于干簧管与控制线圈之间的最短爬电路径为绝缘隔离装置的绝缘表面，因此通过在绝缘隔离装置沿通孔的周向进行开槽，使得绝缘隔离装置的绝缘表面的表面积增大，进而增大爬电距离，在满足绝缘性能要求的前提下，缩小高压测试设备的整体体积。

在一种实现方式中，高压测试设备还包括两端开口的盒体，多个所述绝缘隔离装置依次排列设置在所述盒体中，多个所述绝缘隔离装置的所述通孔的开口方向与所述盒体的开口方向平行。通过将多个上述干簧管和绝缘隔离装置集中封装在一个盒体中，组合成一个高压测试设备，以节省高压测试设备的占用空间。

在一种实现方式中，所述通孔包括开口端，所述开口端为设置在所述通孔端部上的倒角。即通孔开口端的孔径沿通孔内部至开口方向逐渐增大。在高压线路从通孔向外延伸时，在重力作用下与通孔端部的倒角内壁接触，这样，可以通过倒角在通孔端部处对高压线路提供支撑，由于倒角结构为倾斜面，相对于端部的直角结构，可以减缓对线路的磨损。

在一种实现方式中，所述高压测试设备还包括通电单元，所述通电单元与所述控制线圈连接，所述通电单元用于向所述控制线圈通电。通过通电单元控制控制线圈的通电、断电、通电量等，可以获得不同形式的磁场，以控制干簧管的开关状态。

第二方面，本申请还提供一种海缆供电设备，包括续流模块、输出监控装置、海缆接入模块、多个转换器以及上述测试负载装置。其中，所述转换器可以进行电压转换，将初始供应的低电压转化为海缆系统可用的高电压。多个所述转换器经串联后连接所述续流模块，从而提高输出的总电压。所述续流模块通过所述输出监控装置连接所述海缆接入模块，从而将输出的总电压经调节后输送给海缆线路，以便对海缆线路进行供电。所述测试负载装置连接所述续流模块，通过上述测试负载装置可以在对海缆线路进行供电之前，模拟海缆线路中的负载接入情况，从而对输出电压进行预调节和辅助测试，保证输出电压的稳定。由于测试负载装置整体体积较小，因此可以减少对海缆供电设备内空间的占用，便于海缆供电设备内部空间的合理分配。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例中一种海缆供电系统结构示意图；

图2为本申请实施例中分段可调型高压负载原理图；

图3为本申请实施例中一种绝缘隔离装置的结构示意图；

图4为本申请实施例中一种绝缘隔离装置的内部示意图；

图5为本申请实施例中干簧管的安装示意图；

图6为本申请实施例中干簧管呈开启状态时的示意图；

图7为本申请实施例中干簧管呈闭合状态时的示意图；

图8为本申请实施例中另一种绝缘隔离装置的结构示意图；

图9为本申请实施例中另一种绝缘隔离装置的内部示意图；

图10为本申请实施例中盒体的结构示意图；

图11为本申请实施例中多个绝缘隔离装置的排布示意图。

图示说明：

1-绝缘隔离装置，2-干簧管，3-控制线圈，4-盒体，11-通孔，111-第一通孔，112-第一通孔，12-限位部，13-第一环槽，14-第二环槽，15-开口端，21-绝缘管，22-磁簧片，220-触点部，23-凸起部。

具体实施方式

本申请实施例中，海缆系统即海底光缆系统，是指由多条通信线缆构成的通信网络系统。系统中的通信线缆铺设于海底，因此可被称为海缆线路。海缆线路可以在端站间传输光通信信号，实现跨海区域通信功能。海缆系统可以实现长距离通信，例如，可以横跨上万公里的海洋完成数据通信。需要说明的是，本申请实施例中所述海缆系统亦可以用于跨河、跨湖泊等相对较近距离的通信区域中。

端站是海缆系统中的基站，用于对传输的信号进行转发、控制、调节，以维持海缆系统的正常通信。端站还可以对海缆线路进行供电、检修和修改控制策略等维护操作，以保障通信功能的正常运行。为此，端站中可以内置有控制设备、信号处理设备、接口设备以及供电设备等。

海缆系统中各海缆线路上可以设置多个电气设备，如分支器等。这些电气设备需要通过海缆供电设备完成供电，以维持系统的正常运行。长距离海缆传输链路是一个恒流系统，即通过海缆供电设备可以对供电电压进行调节，以使海缆线路中维持一个恒定的电流值。例如，海缆供电设备可将-48V的低电压转换为18kV的高电压，以在海缆线路中形成水下设备所需的恒定电流。

为了能够输出恒定的电流，如图1所示，海缆供电设备内部可以集成多个部分，包括转换器、续流模块、输出监控装置以及海缆接入模块等。其中，转换器接入初始供电路径，以获得初始供电电压，如-48V的供电电压。转换器再通过内部转换电路，将低电压转化为高电压，如18kV的供电电压。

由于单个转换器的电压转换能力有限，因此在海缆线路较长时，需要多个转换器串联工作，以将输出电压转换到较高的电压值水平。例如，单个转换器可以将输入的-48V电压转换为3000V输出，而当海缆线路长度达10000公里时，对应供电设备的最大输出电压需求可达18kV。因此，可以通过续流模块将多个(1-6个)转换器串联在一起，从而使总的输出电压达到18kV。

多个转换器串联后可以接入续流装置形成总的输出电压，续流装置与输出监控装置连接，以实现对输出电压的控制和调节。其中，输出监控装置可以实时采集供电路径中的电压、电流、温度等运行状态信息，并根据检测的运行状态信息，对供电参数进行调节，以维持输出电流恒定。

经输出监控装置调节后的输出电能，可以为海缆线路供电，因此输出监控装置可以连接海缆接入模块。海缆接入模块可以连接海缆线路并向海缆线路中的电气设备输送供应的电能，实现海缆线路的恒流供电。

部分海缆供电设备中还可以设有测试负载装置，测试负载装置可以在海缆供电设备正式对海缆线路进行供电之前，模拟线路中的负载接入情况，实现在对海缆线路进行供电之前，对供电参数进行调节，使输出的电流恒定。

因此，在续流模块向海缆线路输出电压前，可以连接测试负载装置，通过测试负载装置进行调试和负载能力检测。测试负载装置可以采用高压负载阻值分段调节，通过将固定阻值的电阻经串并联组合后连接在高压线路上，并且通过设置调节开关，控制电阻的接入和断开，以改变线路的阻值，在线路的阻值设置完成后，即可启动高压测试。

如图2所示，图2为本申请实施例中分段可调型高压负载原理图，在进行高压测试时，可以将续流模块的线路连接至图2所示的高压线路中，其中，该高压线路中串联有4个负载电阻，每个负载电阻与一个调节开关并联，即调节开关S1，S2，S3，S4。在调节开关S1断开时，与调节开关S1并联的负载电阻接入线路中，在调节开关S1闭合时，与调节开关S1并联的负载电阻短接。通过控制调节开关的闭合和断开，从而实现阻值分段调节。当海缆线路长度达10000公里时，对应供电设备的最大输出电压需求可达18kV。因此，负载电阻可以选取2kΩ的高压负载，例如，图2所示的高压线路中串联有4个2kΩ负载电阻，以配合输出的高压，进而模拟海缆线路中的负载接入情况。如果断开调节开关S1和S3，则与调节开关S1和S3并联的负载电阻接入线路中，此时，该高压线路的阻值为与调节开关S1和S3并联的负载电阻的阻值之和，即4kΩ。

调节开关可以为手动开关，即通过手动机械操作调节线路的开关，例如，闸刀开关、单掷开关等，但该方式自动切换性能较差，且进行高压测试时，处于高电压环境，其安全性较差。为了提高安全性，调节开关可以为高压继电器，通过控制高压继电器的闭合和断开，来控制与高压继电器并联的负载电阻是否接入线路中，从而实现阻值分段调节。

高压继电器为采用较小的电流去控制较大电流的一种自动开关。当输入量(如电压、电流)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开，保证安全性的同时实现自动切换。例如，电磁式继电器，电磁继电器可以利用电磁效应来控制机械触点达到通断的目的。电磁式继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。通过在线圈两端施加一定的电压，使得线圈中流过电流，从而产生电磁效应。衔铁在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的触点吸合。在线圈断电后，电磁的吸力消失，衔铁在弹簧的弹力的作用下返回初始位置，从而达到在电路中的导通、切断的目的。

可见，高压继电器可以采用较小的电流来控制高压线路的通断。在海缆供电设备中，续流模块向海缆线路输出的电压为高电压(如18kV)，在测试负载装置模拟海缆线路中的负载接入情况时，高压继电器连接于高压线路，而高压继电器在工作时需要低电压供电驱动运行。因此，为了保证电气性能稳定，避免电流之间的相互干扰，高压继电器需满足绝缘要求，即对高压继电器进行高压隔离。例如，可以设置绝缘装置，通过增加爬电距离来满足绝缘要求。而为了满足绝缘要求，爬电距离需大于电气间隙，由于电压越高，相应的电气间隙要求越大。因此，对于电压需求可达18kV的海缆线路，继电器结构上需要增加大体积的绝缘结构件来保证足够的爬电距离，这将导致继电器的整体体积增大。

此外，对高压继电器进行高压隔离的同时，为了保证电气隔离性能，多个高压继电器之间也需要预留足够的电气间隙，因此，测试负载装置占用的空间将进一步加大。

为了缩小测试负载装置占用的空间，本申请的部分实施例中提供一种测试负载装置，该测试负载装置可应用于海缆供电设备，通过调节线路中的阻值，以模拟海缆线路中的负载状态。测试负载装置包括高压线路和高压测试设备。其中，高压线路中串联或并联多个负载电阻，高压测试设备与负载电阻并联，高压测试设备用于短接负载电阻，以调节高压线路的阻值。需要说明的是，本申请实施例提供的测试负载装置不仅局限于应用在海缆供电设备中，还可以应用于其他设备中，以测试设备的电压、电流等相关信息，并节约设备的内部空间。

如图3、图4、图5所示，高压测试设备包括绝缘隔离装置1、干簧管2和控制线圈3。其中，干簧管2用于与高压线路连接，以控制高压线路的接通和断开。控制线圈3用于控制干簧管2的开关状态，通过向控制线圈3通电，控制线圈3在通电后，可以产生磁场，进而控制干簧管2的开关状态，在干簧管2处于开启状态时，使与之连接的高压线路断开，在干簧管2处于闭合状态时，使与之连接的高压线路接通。由于控制线圈3所在的区域为电压较低的区域，高压线路所在区域为电压较高的区域。因此，为了提高电气稳定性能，绝缘隔离装置1的内部设置有通孔11，干簧管2设置在通孔11内，控制线圈3绕设在绝缘隔离装置1的外部，进而通过绝缘隔离装置1进行高压与低压间的隔离。

其中，绝缘隔离装置1为由绝缘材料制成、且具有通孔的结构，绝缘隔离装置1的截面可以为多种形状，例如，正方形、圆形等。需要说明的是，本申请实施例对制成绝缘隔离装置1的绝缘材料不作限制，例如，可采用环氧树脂、聚酯薄膜等绝缘材料制成绝缘隔离装置1，以获得较好的隔离性能。

为了获得更好的绝缘效果，可以将绝缘隔离装置1的绝缘表面设置为光滑圆面，以减少环境中的物质附着导致绝缘强度下降，即在一种示意性实施例中，绝缘隔离装置1为具有轴向通孔的圆管结构，干簧管2设置在绝缘隔离装置1内部的通孔11中，控制线圈3设置在绝缘隔离装置1外部，通过绝缘隔离装置1将干簧管2进行封装，以使干簧管2与控制线圈3之间的最短爬电路径为绝缘隔离装置1的绝缘表面，在满足电气元件间爬电距离要求的同时，将干簧管2对应的高压区与控制线圈3对应的低压区进行隔离。

此外，由于绝缘隔离装置1设置为圆管结构，其表面为光滑弧面，相对于平面，弧面与控制线圈3的接触面积较大，使得控制线圈3可以贴合于绝缘隔离装置1的外部，且缠绕更均匀，在控制线圈3通电后，可以获得更稳定的磁场，以控制干簧管2的开关状态。

其中，干簧管2包括绝缘管21和至少两个磁簧片22，磁簧片22设置在绝缘管21中，至少两个磁簧片22的自由端相互重叠且存在间隙，磁簧片22的固定端与高压线路连接。控制线圈3在通电后产生磁场，该磁场用于驱动磁簧片22的自由端相互接触，以接通高压线路。

磁簧片22由高导磁材料制成，如铁、钴、镍及其合金材料。并且，磁簧片22密封在绝缘管21中。在控制线圈3通电后，产生磁场，密封在绝缘管21中的磁簧片22被磁化，管内磁簧片22的自由端相互吸引而闭合，使与之连接的高压线路接通；在控制线圈3断电或通电量减小后，磁场减弱或消失，管内磁簧片22在自身机械应力的作用下回弹而分开，使与之连接的高压线路切断。

为了控制控制线圈3的通电、断电、通电量大小等，高压测试装置还包括通电单元，通电单元与控制线圈3连接，通电单元用于向控制线圈3通电。在向控制线圈3通电的过程中，通电单元中还可以内置控制器。控制器可以控制通电单元的开关、通电量等。而对于多个控制线圈3，可以将多个控制线圈3统一连接至一个通电单元，由通电单元内置的控制器进行统一控制。

为了缩小高压测试装置的整体体积，并提高高压测试装置的可靠性，可以采用结构较为简易的干簧管结构，如图6、图7所示，干簧管2包括绝缘管21和两个磁簧片22，两个磁簧片22密封在绝缘管21内，两个磁簧片22的自由端相互重叠且存在间隙。两个磁簧片22的固定端与高压线路连接。

其中，绝缘管21内可以填充有惰性气体，例如氦气、氮气等，以保护两个磁簧片22在高压线路接通或断开而产生电弧火花时不被氧化腐蚀。而为了提升高压性能，绝缘管21内还可以设置为真空状态。需要说明的是，本申请实施例对绝缘管21的材质不作限定，例如，绝缘管21可以为绝缘玻璃管、绝缘塑料管等。而对于一些直径较粗的大负荷磁簧片22，为了避免在实际使用时磁簧片22封接部位的玻璃管碎裂或漏气现象，绝缘管21还可以为机械强度更强的绝缘陶瓷管，以提高干簧管2的密封可靠性。

磁簧片22的作用相当于磁通导体，控制线圈3绕设在绝缘隔离装置1的外部，控制线圈3通电后，产生磁场，即在沿绝缘管21的轴向施加磁场，使两个磁簧片22的自由端点位置附近产生不同的极性，例如，图7所示的管内两个磁簧片22的自由端点位置附近产生的极性分别为S极和N极，当磁力大于磁簧片22自身的弹力时，两个磁簧片22的自由端吸合，即干簧管2呈现图7所示的闭合状态，进而导通高压线路。而在控制线圈3断电或通电量减小后，即磁场减弱或消失后，两个磁簧片22由于自身的弹性而释放，两个磁簧片22的自由端分开，即干簧管2呈现图6所示的开启状态，进而切断高压线路。

为了提高干簧管2的触点通断可靠性，在一些示意性实施例中，如图6、图7所示，可以在两个磁簧片22的自由端设置触点部220，该触点部220可以由涂覆在磁簧片22的金属材料形成，例如铑金属、钌金属等。通过该层硬金属提升磁簧片触点部位的耐蚀性和耐磨损性，使得磁化后的磁簧片22具有更大的磁力，更容易吸合，以获得稳定的触点接触动作。

由以上技术方案可知，上述实施例中将干簧管2设置在绝缘隔离装置1的通孔11内，控制线圈3绕设在绝缘隔离装置1的外部，通过绝缘隔离装置1对干簧管2和控制线圈3进行安装固定和电气隔离，通过使用绝缘材料隔离代替空气绝缘隔离，可以在较小的空间距离下获得更好的隔离性能。同时，干簧管2的结构简单，对结构工艺要求较小，易于制造和安装，并且接通和断开速度较快，因此可以在保证通断需求的前提下，减少高压测试装置的整体体积。

在本实施例中，干簧管2设置在绝缘隔离装置1的通孔11内，干簧管2的两端连接高压线路，以接通或断开高压线路。其中，在安装时，可以将高压线路从绝缘隔离装置1的通孔11一端穿入，并与干簧管2连接。再将干簧管2置入绝缘隔离装置1的通孔11内，即可完成安装。

为了将干簧管2安装在绝缘隔离装置1的通孔11内，通孔11的孔径需要符合尺寸要求。可以设置通孔11的孔径大于干簧管2的周向管径，以减少干簧管2置入过程与通孔11内壁摩擦造成的磨损。还可以设置通孔11的孔径等于干簧管2的周向管径，干簧管2的周向管径和通孔11的孔径相匹配，通孔11的内壁与干簧管2的管壁贴合，为干簧管2提供均匀的支撑力，进而固定干簧管2。其中，干簧管2的周向管径根据干簧管2的具体形状不同，表示不同的尺寸量。例如，干簧管2为圆管时，周向管径表示干簧管2的外径；干簧管2为四棱柱管时，周向管径表示干簧管2的截面对角线长度。

此外，通孔11的截面也可以根据干簧管2的结构设置为不同形状，例如，干簧管2为圆管时，通孔11的截面为圆形；干簧管2为四棱柱管时，通孔11的截面为与四棱柱底面相同的形状。

为了提高支撑和卡紧效果，通孔11可以设置为阶梯状结构，即在一种示意性实施例中，通孔11包括第一通孔111和第二通孔112，其中，第一通孔111的孔径小于第二通孔112的孔径，第一通孔111的孔径等于干簧管2的周向管径，即绝缘隔离装置1的通孔由较大孔径的通孔和较小孔径的通孔连通构成。较大孔径的通孔可以设置在绝缘隔离装置1的端部，以便于干簧管2通过较大孔径的通孔置入绝缘隔离装置1，再由较小孔径的通孔支撑和卡紧。

具体的，第一通孔111和第二通孔112可以分别位于绝缘隔离装置1的两端，即绝缘隔离装置1的一端设置较大孔径的通孔，另一端设置较小孔径的通孔。例如，干簧管2为长度为7mm，周向管径为1.8mm的圆管时，绝缘隔离装置1的通孔由长度为8mm、孔径为3mm的通孔和长度为6mm，孔径为1.8mm的通孔连通构成，通孔的截面为圆形，干簧管2可以通过孔径为3mm的通孔端置入绝缘隔离装置1，置入至孔径为1.8mm的通孔内，由孔径为1.8mm的通孔支撑和卡紧。

当然，还可以是第二通孔112位于在绝缘隔离装置1的两端，第一通孔111位于绝缘隔离装置1的中部位置，即绝缘隔离装置1的两端均设置较大孔径的通孔，中部位置设置较小孔径的通孔。

为了获得稳定的磁场，以控制干簧管2的开关状态，干簧管2在通孔11中的位置应对应控制线圈3的位置。在上述实施例中，由于第一通孔111和第二通孔112的孔径不同，使得第一通孔111和第二通孔112之间可以呈现阶梯状结构，因此，可以通过该阶梯状结构对干簧管2进行固定和定位，以将干簧管2固定在目标位置，其中，目标位置为控制线圈3缠绕于绝缘隔离装置1的位置。即在一种示意性实施例中，第一通孔111和第二通孔112之间形成限位部12，干簧管2的外部设置有凸起部23，凸起部23和限位部12配合，以将干簧管2固定。

其中，限位部12为由不同孔径的第一通孔111和第二通孔112连接形成的阶梯状结构，凸起部23为设置在干簧管2的外管壁上的凸起结构，用于与该阶梯状结构抵接，进而固定干簧管2，凸起部23可以包括多种结构，例如，凸起部23可以为正方体结构、圆柱结构等，为了减少凸起部23与限位部12之间的磨损，凸起部23还可以为球体结构。

例如，如图5所示，干簧管2的外管壁上设置有球体结构的凸起部23，绝缘隔离装置1的通孔11包括第一通孔111和第二通孔112，第一通孔111和第二通孔112分别位于绝缘隔离装置1的两端，其中，第一通孔111的孔径等于干簧管2的周向管径，第二通孔112的孔径大于干簧管2的周向管径，由于第一通孔111和第二通孔112的孔径不同，形成阶梯状结构的限位部12。干簧管2可由第二通孔112端先推入第二通孔112，再推入第一通孔111，直至干簧管2外部的凸起部23与限位部12接触，以将干簧管2固定。

需要说明的是，凸起部23可以与干簧管2为一体结构，而为了提高干簧管2的适用范围，凸起部23还可以与干簧管2可拆卸连接，以适应不同的限位部12，且在凸起部23出现磨损时，可及时更换，降低成本。

由于干簧管2位于绝缘隔离装置1的通孔11内，且与高压线路连接。高压线路的径向尺寸小于通孔的径向尺寸，使得高压线路在通孔11的端部处属于悬空状态，并且通孔11的端部呈直角状。在重力作用下，高压线路与通孔11的端部抵接，进而可能导致线路磨损。因此，在一种示意性实施例中，绝缘隔离装置1的通孔11包括开口端15，开口端15为设置在通孔端部上的倒角，即通孔11开口端的孔径沿通孔内部至开口方向逐渐增大。例如，如图4、图5所示，第二通孔112的通孔端部呈倒角。在高压线路从通孔向外延伸时，在重力作用下与通孔端部的倒角内壁接触，这样，可以通过倒角在通孔端部处对高压线路提供支撑，由于倒角结构为倾斜面，相对于端部的直角结构，可以减缓对线路的磨损。

此外，在对干簧管2进行定位的同时，还需要对控制线圈3进行定位。可以预先根据通孔中限位部12的位置，在绝缘隔离装置1外部的相应位置标记控制线圈3区域，在安装时，将控制线圈3缠绕至所标记的控制线圈3区域，以固定控制线圈3。

由于控制线圈3设置于绝缘隔离装置1外部，受外界环境的影响，控制线圈3可能会存在移位的现象。因此，可以在绝缘隔离装置1的外部设置环槽，用于容纳控制线圈3。即在一种示意性实施例中，绝缘隔离装置1的外部设置有沿通孔的周向延伸的第一环槽13，第一环槽13的位置对应于干簧管2的位置，第一环槽13用于容纳控制线圈3。其中，第一环槽13的位置对应于干簧管2的位置是指干簧管2位于绝缘隔离装置1的位置与第一环槽13位于绝缘隔离装置1的位置一致，即干簧管2和第一环槽13位于绝缘隔离装置1的相同位置，但干簧管2位于绝缘隔离装置1的内部，第一环槽13位于绝缘隔离装置1的外部。例如，如图3、图5所示，绝缘隔离装置1为具有轴向通孔的圆柱结构，绝缘隔离装置1的外部设置有第一环槽13，控制线圈3绕设在第一环槽13中，干簧管2设置在绝缘隔离装置1在第一环槽13所在位置的内部。

其中，第一环槽13沿绝缘隔离装置1的通孔方向的长度可以根据干簧管2的长度设置，可以设置第一环槽13沿绝缘隔离装置1的通孔方向的长度小于或等于干簧管2的长度，以获得稳定的磁场，例如，干簧管2为长度为7mm，周向管径为1.8mm的圆管，第一环槽13沿绝缘隔离装置1的通孔方向的长度可以为5mm。

在上述实施例中，绝缘隔离装置1外部设置有沿通孔的周向延伸的环槽，同于容纳控制线圈3，由于环槽具有一定深度，可以避免控制线圈3移位，以获得稳定的磁场。同时环槽的设置使得绝缘隔离装置1的绝缘表面的表面积增大，进而可以增大爬电距离。

为了获得更好的绝缘效果，满足电压可达18kV的隔离性能要求，在一种示意性实施例中，绝缘隔离装置1的外部设置有多个沿通孔的周向延伸的第二环槽14，第二环槽14用于增大爬电距离。例如，如图8、图9所示，绝缘隔离装置1为具有轴向通孔的圆柱结构，干簧管2设置在通孔11内，通孔11的开口端15的孔径沿通孔内部至开口方向逐渐增大，以对高压线路提供支撑，减缓线路磨损。在绝缘隔离装置1外部的中间位置设置一个第一环槽13，控制线圈3绕设在第一环槽13中。绝缘隔离装置1外部的两端设置多个第二环槽14。通过设置多个环槽增大爬电距离，在保证绝缘要求的前提下，缩小高压测试装置的整体体积。

又例如，如图3、图5所示，绝缘隔离装置1为具有轴向通孔的圆柱结构，干簧管2设置在通孔11内，通孔11包括孔径与干簧管2匹配的第一通孔111以及孔径较大的第二通孔112，第一通孔111和第二通孔112形成限位部12，干簧管2的外部设置有凸起部23，凸起部23与限位部12抵接，以固定干簧管2。绝缘隔离装置1外部设置一个第一环槽13，控制线圈3绕设在第一环槽13中，绝缘隔离装置1外部靠近第一通孔111的一端设置多个第二环槽14，以增大爬电距离。

对于多个高压测试装置控制线路的情况，例如，图2所示，多个高压测试装置与负载电阻并联，用于实现阻值分段调节的情况。可以将多个上述高压测试装置集中装在一个盒体4中，组合成一个高压测试装置，以节省高压测试装置的占用空间。即在一种示意性实施例中，如图10所示，高压测试装置还包括两端开口的盒体4，多个绝缘隔离装置1依次排列设置在盒体4中，多个绝缘隔离装置1的通孔的开口方向与盒体4的开口方向平行。例如，如图11所示，多个干簧管2分别设置在多个绝缘隔离装置1的通孔11内，多个绝缘隔离装置1依次排列设置在盒体4中，多个绝缘隔离装置1的通孔11的开口方向朝向盒体4开口方向，以连接高压线路。

由以上技术方案可知，上述实施例提供的高压测试装置通过将干簧管2设置在绝缘隔离装置1的通孔内，控制线圈3绕设在绝缘隔离装置1的外部，通过较小的间隔距离，获得较高的绝缘耐压能力，以实现高压和低压间的隔离，减少高压测试装置的整体体积，使得测试负载装置能够在较小的空间使用量前提下，模拟18kV以上的海缆线路中的负载接入情况，并且工艺简单、体积小、成本低，易于制造和安装。

基于上述测试负载装置，在本申请的部分实施例中还提供一种海缆供电设备，如图1所示，包括续流模块、输出监控装置、海缆接入模块、多个转换器以及测试负载装置。

其中，转换器可以对供电电压进行转化，如将-48V的低电压转化为3000V进行输出。对于长距离传输的海缆系统，还可以通过多个转换器串联逐步转化，使最终总的输出电压达到更高的数值。例如通过6台转换器串联，则最终总的输出电压达到18kV。

为了实现多个转换器的串联输出，多个转换器可以经串联后连接续流模块，以在续流模块中形成总的输出电压和电流。续流模块再通过输出监控装置连接海缆接入模块，以向海缆接入模块传输高电压。海缆接入模块中可以设有海缆线路的接口，一条或多条海缆线路可以通过该接口连接至海缆接入模块，从而通过接入海缆接入模块获取电量供应。

续流模块在向海缆接入模块输送电能时，还可以通过输出监控模块对输送的电能进行控制、调节。例如，对续流模块输出的电压值、电流值以及输出状态进行检测，并根据检测结果确定当前海缆供电设备是否存在异常工作情况，以及当前运行状态下的电量供应能否满足海缆线路的需求等。当出现异常情况时，输出监控模块可以针对异常情况自动进行调节，例如，在输出电压无法满足海缆线路的供电需求时，通过调节接入续流模块的转换器数量，进一步提高总的输出电压，从而满足海缆线路的供电需求。

由于海缆线路是一个恒流供电系统，即无论海缆线路中的电器元件数量如何变化，海缆线路都能够维持一个恒定的电流供应。因此，输出监控装置还可以实时对海缆线路的电流值进行监控，从而在海缆线路增减电气设备时，可以通过调节供电电压，维持海缆线路中的电流恒定。此外，输出监控装置还可以通过检测运行状态信息对海缆供电设备的异常状态进行预警。例如，输出监控装置还可以对海缆供电设备的内部温度进行检测，并对检测的温度数值进行判断，当温度超过预设报警阈值时，产生报警信号，实现异常状态预警。

为了能够输出稳定电压或电流，在海缆供电设备正式对海缆线路进行供电之前，需要先通过测试负载装置进行自测，通过模拟线路中的负载接入情况，对供电参数进行调节，以保证输出的电流恒定。因此，测试负载装置中可以设置有数值可调的负载模块，可以在测试负载装置连接续流模块后，模拟海缆线路中的负载状态，从而在海缆供电设备正式对海缆线路供电前，进行调试和负载能力检测。

测试负载装置可以采用高压负载阻值分段调节，通过将固定阻值的电阻经串并联组合后连接在高压线路上，并且通过设置调节开关，控制电阻的接入和断开，以改变线路的阻值，在线路的阻值设置完成后，即可启动高压测试。

为了实现高压和低压间的隔离，在测试负载装置中，可以设置有上述实施例中提供的高压测试装置，即测试负载装置包括高压线路以及高压测试装置，高压线路中串联或并联多个负载电阻，高压测试装置与高压线路连接，且与负载电阻并联。高压测试装置用于短接负载电阻，以调节高压线路的阻值。

其中，高压测试装置包括绝缘隔离装置1、干簧管2和控制线圈3。绝缘隔离装置1的内部设置有通孔，干簧管2设置在通孔内。干簧管2包括绝缘管21和至少两个磁簧片22，磁簧片22设置在绝缘管21中，至少两个磁簧片22的自由端相互重叠且存在间隙，磁簧片22的固定端与高压线路连接。控制线圈3绕设在绝缘隔离装置1的外部，控制线圈3在通电后产生磁场，磁场用于驱动磁簧片22的自由端相互接触，以接通高压线路。

在调节高压线路的阻值时，可以向控制线圈3通电，以使控制线圈3产生磁场，通过磁场驱动磁簧片22的自由端相互接触，导通高压测试装置所在的高压线路，以将与之并联的负载电阻短接，实现高压线路的阻值调节。通过上述调节方式，可以通过调节高压线路的阻值，以模拟海缆线路中的负载状态，从而对输出至海缆线路的电压和电流进行调节，以保证输出的电流恒定。

由于测试负载装置采用干簧管2作为负载的切换开关，结构工艺简单、体积小、成本低，易于制造和安装。并且通过将干簧管2设置在绝缘隔离装置1的通孔内，相对于空气间隙绝缘的方式，绝缘隔离装置1可以通过较小的间隔距离，获得较高的绝缘耐压能力以及爬电距离，以实现高压和低压间的隔离，减少高压测试装置的整体体积，使得测试负载装置在达到预设性能要求的前提下，拥有更小的体积，便于完成负载测试工作。

由以上技术方案可知，本申请实施例中提供的海缆供电设备可以设置测试负载装置，在对海缆线路进行供电之前，通过测试负载装置模拟线路中的负载接入情况，对供电参数进行调节，以保证输出的电流恒定。测试负载装置中使用干簧管2作为切换开关，使用外置结构件实现高压和低压间的隔离。在实现供电参数调节的同时，既满足电气间隙要求又减小整体体积。

显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (11)

1.一种测试负载装置，其特征在于，包括高压线路和高压测试设备；

所述高压线路中串联或并联多个负载电阻，所述高压测试设备与所述负载电阻并联，所述高压测试设备用于短接所述负载电阻，以调节所述高压线路的阻值；

所述高压测试设备包括绝缘隔离装置、干簧管和控制线圈；所述绝缘隔离装置的内部设置有通孔，所述干簧管设置在所述通孔内；

所述干簧管高压测试装备包括绝缘管和至少两个磁簧片，所述磁簧片设置在所述绝缘管中，至少两个所述磁簧片的自由端相互重叠且存在间隙，所述磁簧片的固定端与高压线路连接；

所述控制线圈绕设在所述绝缘隔离装置的外部，所述控制线圈在通电后产生磁场，所述磁场用于驱动所述磁簧片的自由端相互接触，以接通所述高压线路。

2.根据权利要求1所述的测试负载装置，其特征在于，所述绝缘隔离装置为具有轴向通孔的圆管结构。

3.根据权利要求1所述的测试负载装置，其特征在于，所述通孔的孔径大于或等于所述干簧管的周向管径。

4.根据权利要求1所述的测试负载装置，其特征在于，所述通孔包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的孔径小于所述第二通孔的孔径，所述第一通孔的孔径等于所述干簧管的周向管径。

5.根据权利要求4所述的测试负载装置，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔之间形成限位部，所述干簧管的外部设置有凸起部，所述凸起部和所述限位部配合，以将所述干簧管固定。

6.根据权利要求1所述的测试负载装置，其特征在于，所述绝缘隔离装置的外部设置有沿所述通孔的周向延伸的第一环槽，所述第一环槽的位置对应于所述干簧管的位置，所述第一环槽用于容纳所述控制线圈。

7.根据权利要求1所述的测试负载装置，其特征在于，所述绝缘隔离装置的外部设置有多个沿所述通孔的周向延伸的第二环槽，所述第二环槽用于增大爬电距离。

8.根据权利要求1所述的测试负载装置，其特征在于，所述高压测试设备还包括两端开口的盒体，多个所述绝缘隔离装置依次排列设置在所述盒体中，多个所述绝缘隔离装置的所述通孔的开口方向与所述盒体的开口方向平行。

9.根据权利要求1所述的测试负载装置，其特征在于，所述通孔包括开口端，所述开口端为设置在所述通孔端部上的倒角。

10.根据权利要求1所述的测试负载装置，其特征在于，所述高压测试设备还包括通电单元，所述通电单元与所述控制线圈连接，所述通电单元用于向所述控制线圈通电。

11.一种海缆供电设备，其特征在于，包括续流模块、输出监控装置、海缆接入模块、多个转换器以及权利要求1-10任一项所述的测试负载装置；

多个所述转换器经串联后连接所述续流模块；所述续流模块通过所述输出监控装置连接所述海缆接入模块；所述测试负载装置连接所述续流模块。