[发明专利]一种长电缆耐压试验设备参数优选方法

权利要求书

1.一种长电缆耐压试验设备参数优选方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用并联补偿串联谐振的接线方式，推导试验方案的谐振频率和品质因数的计算公式,其中，谐振频率的计算方式具体为：

谐振电路的等值阻抗Z：

其中m为励磁变压器的台数，R_m为励磁变压器的内阻，R和L分别为所选电抗器的内阻和电感，n₁为串联电抗器的台数，n₂为并联补偿电抗器的台数，C为试品电缆总电容，角频率w＝2πf，f为谐振频率，//表示并联运算；

当线路达到谐振状态时，线路等值阻抗Z虚部为0，电抗器上感抗值远远大于电抗器内阻，在计算谐振频率时忽略电阻，将电抗器看作纯电感，令R＝0，谐振频率为：

品质因数为:

其中等效电阻C'为并联补偿电抗器与电缆总电容C并联后的等效电容；

2)建立数学优化模型，以电抗器组合数量最少为目标函数，以串联电抗器数量和并联补偿电抗器数量为变量，约束条件包括谐振频率、试验电压、试品电缆总电容、电抗器额定电流、变压器高压侧额定电压和变压器高压侧额定电流，其中，数学优化模型为：

目标函数：

T＝min(n₁+n₂)

约束条件：

通过电抗器的电流I_L为:I_L＝U₀/(2πfL)，其中U₀为试验电压；

变压器高压侧电流I_b为：

变压器高压侧输出电压U_b为：U_b＝U₀/Q，Q为品质因数；

其中，L为电抗器的电感值，m为试验变频电源的数量，n为可供选择电抗器的台数，n₁和n₂分别为串联电抗器的台数和并联电抗器的台数，I_e和U_e分别为电抗器的额定电流与额定电压，f为谐振频率，I_max为试验采用的所有变压器高压侧额定电流，U_max为变压器高压侧额定电压；

3)根据约束条件得到所有满足要求的电抗器组合，计算所有满足要求的电抗器组合中最大的品质因数；

4)在满足品质因数约束条件下得到品质因数区间，选出电抗器最少的组合方式作为最佳电抗器组合接线方案，同时得到对应的品质因数、谐振频率、电抗器电流、变压器高压侧电流和变压器高压侧输出电压。

2.根据权利要求1所述的一种长电缆耐压试验设备参数优选方法，其特征在于，所述步骤3)具体为输入试验设备参数，遍历串联支路和并联支路电抗器所有组合方式，所有满足约束条件的电抗器组合，计算所有满足条件的电抗器组合中最大的品质因数。

3.根据权利要求1所述的一种长电缆耐压试验设备参数优选方法，其特征在于，所述步骤4)中品质因数约束条件为Q(n₁,n₂)≥0.9Q_max，Q_max为满足设备约束条件下的最大品质因数，Q(n₁,n₂)为满足约束条件的品质因数函数，得到品质因数区间，选出电抗器最少的组合方案并计算对应的品质因数、谐振频率、流过电抗器的电流、变压器高压侧电流和变压器高压侧输出电压。

4.根据权利要求1所述的一种长电缆耐压试验设备参数优选方法，其特征在于，现有试验电抗器数量不满足约束条件时，增加电抗器的总数量直至满足约束条件。