[发明专利]一种海底观测网海缆电气模拟装置

说明书

本发明涉及海底观测网技术领域，具体涉及一种海底观测网海缆电气模拟装置，用于模拟海底观测网海缆的结构和功能，该装置包括依次串联连接的高压输入接口、多个分布式海缆模拟单元、多个分支单元和多个接地故障模拟单元；所述高压输入接口，用于接收岸基站提供的高压电源；所述分布式海缆模拟单元，用于模拟单位长度内的海缆电气分布参数；所述分支单元和主基站连接，用于为主基站提供电能并对其进行故障隔离；所述接地故障模拟单元，用于模拟任意位置的海缆接地短路故障。

技术领域

本发明属于海底观测网技术领域，具体涉及一种海底观测网海缆电气模拟装置。

背景技术

海底观测网由岸基站、主干海缆、主基站和科学观测仪器组成。岸基站上的高压电源通过主干海缆为位于水下的主基站供电，主基站将高压电进行电能变换后提供给位于水下平台的科学观测仪器，使其正常工作。

海底电缆铺设深度可达数千米，铺设长度可达数千公里，由此导致施工难度巨大且维护成本极高，因此，水下设备在投入使用之前应充分验证其可靠性，并在陆上进行系统联合调试。但是，受陆上场地限制，很难开展长距离海缆与岸基站、主基站的电气联合调试，导致海底观测网系统缺乏有效的陆上系统验证手段。因此，需要研制实际海缆的陆上海缆电气性能模拟装置，对其要求是可以模拟实际海缆稳态运行情况、动态响应情况和故障运行情况，从而代替实际海缆实现陆上集成联调，为工程实际施工与系统正式运行提供参考，增强系统的可靠性与稳定性。

目前，现有的海缆陆上测试方法和装置不能满足海缆电气模拟装置电气性能的需求，其存在如下问题和不足：

1.现有方法与装置没有充分考虑长距离海缆电气参数的分布特性，大多采用海缆参数的集总模型设计，没有充分考虑分布参数，因此，无法模拟真实海缆长距离远端供电的实际工作状态。

2.现有方法与装置，未考虑海缆电气模拟装置的故障模拟功能，无法调整海缆电气模拟装置与海水短路时的动态参数。接地故障模拟作为验证海底观测网系统稳定性和可靠性设计的重要方法，若缺少此功能，既不能测试和优化系统故障保护也不能完全模拟运行的实际情况。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的海底观测网海缆陆上联调方法与装置存在的上述技术缺陷，本发明提出了一种海底观测网海缆电气模拟装置，该装置能够模拟实际海缆的结构和功能，在陆上与岸基站和主基站开展系统电气性能集成联合调试。

为了实现上述目的，本发明提供了一种海底观测网海缆电气模拟装置，用于模拟海底观测网海缆的结构和功能，该装置包括依次串联连接的高压输入接口、多个分布式海缆模拟单元、多个分支单元和多个接地故障模拟单元；

所述高压输入接口，用于接收岸基站提供的高压电源；

所述分布式海缆模拟单元，用于模拟单位长度内的海缆电气分布参数；

所述分支单元和主基站连接，用于为主基站提供电能并对其进行故障隔离；

所述接地故障模拟单元，用于模拟任意位置的海缆接地短路故障。

作为上述技术方案的改进之一，所述分布式海缆模拟单元之间通过耐高压连接器级联；

根据公式(1)，获取分布式海缆模拟单元的个数N：

其中，分布式海缆模拟单元的单位长度p固定；p选择1-50km；h为海缆电气模拟装置模拟的海缆总长度。

作为上述技术方案的改进之一，所述分布式海缆模拟单元包括：无感电阻R、无极性电容C和电感L；

每个单位长度的分布式海缆模拟单元安装于绝缘箱体中，所述绝缘箱体之间用耐高压连接器相连；

其中，根据公式(2)，获取无感电阻R；