CN108538164A - 一种并联型线缆模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联型线缆模拟装置，包括：输入接口模块、等效组件以及输出接口模块，其中，所述输入接口模块的一端接入电网，另一端通过等效组件连接至输出接口模块，所述等效组件包括直通模组以及至少一个等效模组，所述直通模组和等效模组并联，并联后的两端分别通过第一交流母线和第二交流母线连接至输入接口模块和输出接口模块，所述等效模组包括三个三相工频电感、单相工频电感以及四个电阻。本发明模拟不同距离的线损，解决等效模组电阻阻值过小、设计工艺高、单个阻抗设计以及线缆阻抗值多所导致制作工艺繁琐的问题。

Description

一种并联型线缆模拟装置

技术领域

本发明涉及电网***模拟领域，具体涉及一种并联型线缆模拟装置。

背景技术

按照国家电网公司建设坚强智能电网总体部署，为适应配电台区智能化发展需要，满足客户对供电能力、供电质量和供电服务的新要求，提升智能配电台区配置标准化、结构规范化和功能智能化建设水平，有效提高供电能力和供电可靠性的要求，线损，无功优化，电能质量，三相不平衡等平台的建立变得迫在眉睫。而建立这些平台都需要对其可行性进行研究，其中一个重要课题是电能经过长距离线路引起线路损耗之后，是否还能满足负荷的需求，同时由于线路损耗所导致的电能质量参数改变对后续设备的影响。通常，进行不同距离线路损耗实验，需要用不同距离的输电线来模拟长距离输电，但这在实验室条件下是难以实现的。

为解决上述问题，开始采用模拟的办法替代长距离输电线，将线缆中的电抗参数提取出来，用等效的电阻和电感替代，并用接触器短路电阻和电感的方式实现线缆长度的模拟，但在实际设计时发现，所需要的电阻与电感值小，对设计的工艺精度要求高。并且传统方式采用的单个电抗器在大功率场合，散热不够分散，难以实施有效的散热措施，致使温飘影响巨大。同时设计时需要根据不同的线缆长度设计不同的等效电阻和电感，使得工艺流程更加繁琐。

发明内容

本发明针对上述问题，本发明的目的在于提供了一种并联型线缆模拟装置，用于模拟不同距离的线损，解决等效模组电阻阻值过小、设计工艺高、单个阻抗设计以及线缆阻抗值多所导致制作工艺繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种并联型线缆模拟装置，包括：其包括输入接口模块、等效组件以及输出接口模块，其中，所述输入接口模块的一端接入电网，另一端通过等效组件连接至输出接口模块，所述等效组件包括直通模组以及至少一个等效模组，所述直通模组和等效模组并联，并联后的两端分别通过第一交流母线和第二交流母线连接至输入接口模块和输出接口模块，所述等效模组包括三个三相工频电感、单相工频电感以及四个电阻，所述三个三相工频电感分别与三个电阻串联后构成三个第一分支路，所述三个第一分支路的一端分别接入第一交流母线的A、B、C三相线上，三叔三个第一分支路的另一端分别接入对应的第二交流母线的A、B、C三相线上，所述单相工频电感与第四个电阻串联后构成第二分支路，所述第二分支路的两端分别接入第一交流母线的N相线和第二交流母线的N相线上。

进一步地，所述等效模组还包括四个接入开关，所述四个接入开关分别串接于三个第一分支路和第二分支路中。

进一步地，所述直通模组包括四个直通开关，所述四个直通开关的一端分别连接至第一交流母线的A、B、C、N相线上，所述四个直通开关的另一端分别连接至第二交流母线对应的A、B、C、N相线上。

进一步地，所述等效模组和直通模组之间，以及相邻等效模组之间通过锁紧机构锁紧以形成并联机构，所述锁紧机构包括膨胀螺栓，其中，设定所述等效组件与第一交流母线连接的一端为第一端部，等效组件与第二交流母线连接的一端为第二端部，所述第一端部通过第一锁紧机构锁紧，所述第二端部通过第二锁紧机构锁紧；

所述第一锁紧机构包括多个第一膨胀螺栓，所述第一膨胀螺栓的头部设置有用于放置第一端部的第一夹持槽，所述第一膨胀螺栓的头部外圈设置有第一螺纹，所述第一膨胀螺栓的尾部设置有第一容置槽，所述第一容置槽的内壁设置有与第一螺纹相匹配的第二螺纹，以使在后的第一膨胀螺栓的头部螺纹连接于在前的第一膨胀螺栓的第一容置槽中，且使得在前的第一膨胀螺栓的第一夹持槽夹紧对应的第一端部；

所述第二锁紧机构包括多个第二膨胀螺栓，所述第二膨胀螺栓的头部设置有用于放置第二端部的第二夹持槽，所述第二膨胀螺栓的头部外圈设置有第三螺纹，所述第二膨胀螺栓的尾部设置有第二容置槽，所述容置槽的内壁设置有与第三螺纹相匹配的第四螺纹，以使在后的第二膨胀螺栓的头部螺纹连接于在前的第二膨胀螺栓的第二容置槽中，且使得在前的第一膨胀螺栓的第二夹持槽夹紧对应的第二端部。

进一步地，所述第一端部包括分别与第一交流母线中A、B、C、N相线连接的第一一端部、第一二端部、第一三端部和第一四端部，所述第一膨胀螺栓包括第一一膨胀螺栓、第一二膨胀螺栓、第一三膨胀螺栓和第一四膨胀螺栓，相邻第一一端部之间通过第一一膨胀螺栓固定，相邻第一二端部之间通过第一二膨胀螺栓固定；相邻第一三端部之间通过第一三膨胀螺栓固定；相邻第一四端部之间通过第一四膨胀螺栓固定；所述第二端部包括分别与第二交流母线中A、B、C、N相线连接的第二一端部、第二二端部、第二三端部和第一四端部，所述第二膨胀螺栓包括第二一膨胀螺栓、第二二膨胀螺栓、第二三膨胀螺栓和第二四膨胀螺栓，相邻第二一端部之间通过第二一膨胀螺栓固定，相邻第二二端部之间通过第二二膨胀螺栓固定；相邻第二三端部之间通过第二三膨胀螺栓固定；相邻第二四端部之间通过第二四膨胀螺栓固定。

进一步地，所述直通模组和每个等效模组均分别安装于对应的安装板上，每个安装板的两侧分别设置有第一安装槽和第二安装槽；

所述直通模组或等效模组的第一端部和第二端部分别与第一安装槽和第二安装槽对应；所述锁紧机构还包括第一锁环和第二锁环，所述第一锁环穿于第一安装槽中，且第一锁环的两端之间通过第一锁扣将每个安装板上的第一端部锁紧；所述第二锁环穿于第二安装槽中，且第二锁环的两端之间通过第二锁扣将每个安装板上的第二端部锁紧；

相邻安装板上的第一端部通过第一膨胀螺栓连接，相邻安装板上的第二端部通过第二膨胀螺栓连接。

进一步地，所述输入接口模块包括交流接触器、断路器，所述交流接触器和断路器均串联于第一交流母线上。

进一步地，所述输入接口模块还包括控制器和电压互感器，所述电压互感器的一次侧连接至第一交流母线上，所述电压互感器的二次侧连接至控制器，所述控制器还与交流接触器电性连接，所述控制器用于接收第一交流母线上的相电压，在任意一相电压出现欠压或过压时，控制交流接触器切断第一交流母线。

进一步地，所述等效模组还包括散热器，所述散热器安装于对应安装板上，所述散热器的一端连接于第一交流母线A、B、C三相线中任意相线上，所述散热器的另一端连接于第一交流母线的N相线上。

进一步地，每个等效模组对应的安装板上还安装有温度传感器，用于检测等效模组的温度，所述温度传感器通过控制器连接至散热器，所述控制器用于在等效模组温度超过预设温度时启动散热器对等效模组进行散热。

与现有技术相比，本发明并联型线缆模拟装置及方法，其有益效果在于：

1、本发明中等效模组的参数一致，并且通过并联接入的方式模拟不同线缆的长度，优选的采用的感抗和阻抗是需要模拟线缆的最大长度的整数倍，提高了所使用的组件中等效电抗值和等效电阻值，有效的避免了设计过程中因为功率电阻阻值小，工艺要求高的问题。

2、采用的等效模组都设计有散热器，在等效模组较多的情况下，每个模组所分配的功率较小，与传统方式相比，在同等条件下能提高模拟线缆的功率，进一步的所采用的分散式散热方式，散热效果更加优异，极大的减少了温飘对电阻参数的影响，减少了制作过程的工艺流程，便于量产。

附图说明

图1为本发明并联型线缆模拟装置的结构图；

图2为本发明并联型线缆模拟装置的原理图；

图3为安装板的结构示意图；

图4为膨胀螺栓的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明提供一种并联型线缆模拟装置，模拟不同距离的线损，解决等效组件电阻阻值过小，设计工艺高、单个阻抗设计、发热集中、难以实施有效的散热措施、致使温飘明显、以及线缆阻抗值多所导致制作工艺繁琐的问题。

请参照图1-4所示，一种并联型线缆模拟装置，其包括输入接口模块、等效组件以及输出接口模块，其中，所述输入接口模块的一端接入电网，另一端通过等效组件连接至输出接口模块。

所述等效组件包括直通模组以及至少一个等效模组，所述直通模组和等效模组并联，并联后的两端分别通过第一交流母线和第二交流母线连接至输入接口模块和输出接口模块。

直通模组通过短路等效模组的方式，实现线缆长度为零时候的模拟。即直通模组包括四个直通开关，所述四个直通开关的一端分别连接至第一交流母线的A、B、C、N相线上，所述四个直通开关的另一端分别连接至第二交流母线对应的A、B、C、N相线上，当闭合四个直通开关时，第一交流母线和第二交流母线直接连接，线缆长度为零。因此，在模拟的线缆长度不为零的情况下，四个直通开关为断开状态。

所述等效模组包括三个三相工频电感、单相工频电感以及四个电阻，所述三个三相工频电感分别与三个电阻串联后构成三个第一分支路，所述三个第一分支路的一端分别接入第一交流母线的A、B、C三相线上，三叔三个第一分支路的另一端分别接入对应的第二交流母线的A、B、C三相线上，所述单相工频电感与第四个电阻串联后构成第二分支路，所述第二分支路的两端分别接入第一交流母线的N相线和第二交流母线的N相线上。等效模组还包括四个接入开关，所述四个接入开关分别串接于三个第一分支路和第二分支路中。

所有等效模组的参数以及结构均采用上述相同的设计；等效模组根据模组接入数量N可以确定模组等效线缆长度其中A_MAX为单个模组参数对应的线缆长度。本实施实例中采用的等效模组参数包括，三相工频电抗器参数，功率电阻参数，单相工频抗器参数。假设一个等效模组用于模拟120mm²、600M距离铜缆，则每个等效模组的参数为：三相工频电抗器与单相工频电抗器参数为阻抗0.0207Ω，感抗66uH，额定电流300A。功率电阻参数为阻抗0.048Ω，额定功率1000W，精度±5％。根据上述模拟规则，等效模组使用两个并联之后，便操作每个等效模组的接入开关控制接入交流母线的数量，当直通模组断开，2个等效模组接入交流母线时，可以等效300M的线缆长度，3个等效模组接入交流母线时，可以等效200M线缆的距离。

所述直通模组和每个等效模组均分别安装于对应的安装板10上，即一个安装板上安装有一个直通模组或等效模组，每个安装板10的两侧分别设置有第一安装槽20和第二安装槽30。

设定直通模组和每个等效模组与第一交流母线连接的一端为第一端部40，设定直通模组和每个等效模组与第二交流母线连接的一端为第二端部50，并且，安装板上与第一端部和第二端部对应的位置设置有镂空槽。直通模组或等效模组的第一端部和第二端部分别与第一安装槽和第二安装槽对应；所述锁紧机构还包括第一锁环和第二锁环，所述第一锁环穿于第一安装槽中，且第一锁环的两端之间通过第一锁扣将每个安装板上的第一端部锁紧；所述第二锁环穿于第二安装槽中，且第二锁环的两端之间通过第二锁扣将每个安装板上的第二端部锁紧。通过上述第一锁环与第一安装槽的配合，以及第二锁环和第二安装槽的配合，使得直通模组和各个等效模组固定到对应的安装板上。

相邻安装板上的第一端部通过第一膨胀螺栓连接并锁紧，相邻安装板上的第二端部通过第二膨胀螺栓连接并锁紧，从而达到并联连接的目的。具体地：所述第一膨胀螺栓60的头部设置有用于放置第一端部的第一夹持槽61，所述第一膨胀螺栓的头部外圈设置有第一螺纹，所述第一膨胀螺栓的尾部设置有第一容置槽，所述第一容置槽的内壁设置有与第一螺纹相匹配的第二螺纹，以使在后的第一膨胀螺栓的头部螺纹连接于在前的第一膨胀螺栓的第一容置槽中，且使得在前的第一膨胀螺栓的第一夹持槽夹紧对应的第一端部，最后一个第一膨胀螺栓的第一容置槽内连接一第一螺钉，所述第一螺钉螺纹连接于最后一个第一膨胀螺栓的第一容置槽内以使最后一个第一膨胀螺栓头部的第一夹持槽内的第一端部被夹紧；

第二膨胀螺栓的结构与第一膨胀螺栓相同。所述第二膨胀螺栓的头部设置有用于放置第二端部的第二夹持槽，所述第二膨胀螺栓的头部外圈设置有第三螺纹，所述第二膨胀螺栓的尾部设置有第二容置槽，所述容置槽的内壁设置有与第三螺纹相匹配的第四螺纹，以使在后的第二膨胀螺栓的头部螺纹连接于在前的第二膨胀螺栓的第二容置槽中，且使得在前的第一膨胀螺栓的第二夹持槽夹紧对应的第二端部；最后一个第二膨胀螺栓的第二容置槽内连接一第二螺钉，所述第二螺钉螺纹连接于最后一个第二膨胀螺栓的第二容置槽内以使最后一个第二膨胀螺栓头部的第二夹持槽内的第二端部被夹紧。

因为等效模组和直通模组均为四个支路，分别对应第一交流母线和第二交流母线的A、B、C、N相线。因此，第一端部包括分别与第一交流母线中A、B、C、N相线连接的第一一端部、第一二端部、第一三端部和第一四端部，所述第一膨胀螺栓包括第一一膨胀螺栓、第一二膨胀螺栓、第一三膨胀螺栓和第一四膨胀螺栓，相邻第一一端部之间通过第一一膨胀螺栓固定，相邻第一二端部之间通过第一二膨胀螺栓固定；相邻第一三端部之间通过第一三膨胀螺栓固定；相邻第一四端部之间通过第一四膨胀螺栓固定；所述第二端部包括分别与第二交流母线中A、B、C、N相线连接的第二一端部、第二二端部、第二三端部和第一四端部，所述第二膨胀螺栓包括第二一膨胀螺栓、第二二膨胀螺栓、第二三膨胀螺栓和第二四膨胀螺栓，相邻第二一端部之间通过第二一膨胀螺栓固定，相邻第二二端部之间通过第二二膨胀螺栓固定；相邻第二三端部之间通过第二三膨胀螺栓固定；相邻第二四端部之间通过第二四膨胀螺栓固定。

上述连接后，相当于多个安装板的层状结构，即多个安装板通过膨胀螺栓连接在一起，如果等效模组过多，则层状结构的层数就会更多，从而造成占用大量的空间，因此，当等效模组过多时，采用多个层状结构的方式实现，即将等效模组和直通模组进行分组，优选五个等效模组或四个等效模组和一个直通模组为一组，每组内的等效模组或直通模组以上述层状连接方式实现并联安装，即每个层状结构最多为五层，然后将各个层状结构内对应的第一一端部通过导线连接，同样的，各个层状结构内对应其他端部也均通过导线连接，再由导线接入对应的第一交流母线或第二交流母线。

所述输入接口模块包括按钮、交流接触器、断路器、控制器连接端子、控制器和电压互感器。所述按钮LAY7-11DZSX型自锁带灯按钮；所述交流接触器采用CJ35-400/4型交流接触器，控制输入设备总输入并且避免设备开关产生的电弧。断路器采用RT16-2型熔断器，用来避免电流过大烧坏等效模组；所述控制器连接端子采用带锁扣端子；所述断路器串联于第一交流母线上。带锁扣端子与按钮相并联，然后与交流接触器线圈相串联，连接至第一交流母线，实现按钮与控制器都可以控制设备的总输入。控制器优选采用STM8，所述电压互感器的一次侧连接至第一交流母线上，所述电压互感器的二次侧连接至控制器，所述控制器还与交流接触器电性连接，所述控制器用于接收第一交流母线上的相电压，在任意一相电压出现欠压或过压时(显然，电压互感器为三个，分别连接于第一交流母线A、B、C三相线)，控制交流接触器切断第一交流母线，实现设备保护。

所述等效模组还包括散热器，散热器选择FP-20060EX-S1-B型散热器。所述散热器安装于对应安装板上，所述散热器的一端连接于第一交流母线A、B、C三相线中任意相线上，所述散热器的另一端连接于第一交流母线的N相线上。每个等效模组对应的安装板上还安装有温度传感器，用于检测等效模组的温度，所述温度传感器通过控制器连接至散热器，所述控制器用于在等效模组温度超过预设温度时启动散热器对等效模组进行散热。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种并联型线缆模拟装置，其特征在于包括：输入接口模块、等效组件以及输出接口模块，其中，所述输入接口模块的一端接入电网，另一端通过等效组件连接至输出接口模块，所述等效组件包括直通模组以及至少一个等效模组，所述直通模组和等效模组并联，并联后的两端分别通过第一交流母线和第二交流母线连接至输入接口模块和输出接口模块，所述等效模组包括三个三相工频电感、单相工频电感以及四个电阻，所述三个三相工频电感分别与三个电阻串联后构成三个第一分支路，所述三个第一分支路的一端分别接入第一交流母线的A、B、C三相线上，三叔三个第一分支路的另一端分别接入对应的第二交流母线的A、B、C三相线上，所述单相工频电感与第四个电阻串联后构成第二分支路，所述第二分支路的两端分别接入第一交流母线的N相线和第二交流母线的N相线上。

2.根据权利要求1所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：所述等效模组还包括四个接入开关，所述四个接入开关分别串接于三个第一分支路和第二分支路中。

3.根据权利要求1所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：所述直通模组包括四个直通开关，所述四个直通开关的一端分别连接至第一交流母线的A、B、C、N相线上，所述四个直通开关的另一端分别连接至第二交流母线对应的A、B、C、N相线上。

4.根据权利要求1所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：所述等效模组和直通模组之间，以及相邻等效模组之间通过锁紧机构锁紧以形成并联机构，所述锁紧机构包括膨胀螺栓，其中，设定所述等效组件与第一交流母线连接的一端为第一端部，等效组件与第二交流母线连接的一端为第二端部，所述第一端部通过第一锁紧机构锁紧，所述第二端部通过第二锁紧机构锁紧；

所述第一锁紧机构包括多个第一膨胀螺栓，所述第一膨胀螺栓的头部设置有用于放置第一端部的第一夹持槽，所述第一膨胀螺栓的头部外圈设置有第一螺纹，所述第一膨胀螺栓的尾部设置有第一容置槽，所述第一容置槽的内壁设置有与第一螺纹相匹配的第二螺纹，以使在后的第一膨胀螺栓的头部螺纹连接于在前的第一膨胀螺栓的第一容置槽中，且使得在前的第一膨胀螺栓的第一夹持槽夹紧对应的第一端部；

所述第二锁紧机构包括多个第二膨胀螺栓，所述第二膨胀螺栓的头部设置有用于放置第二端部的第二夹持槽，所述第二膨胀螺栓的头部外圈设置有第三螺纹，所述第二膨胀螺栓的尾部设置有第二容置槽，所述容置槽的内壁设置有与第三螺纹相匹配的第四螺纹，以使在后的第二膨胀螺栓的头部螺纹连接于在前的第二膨胀螺栓的第二容置槽中，且使得在前的第一膨胀螺栓的第二夹持槽夹紧对应的第二端部。

5.根据权利要求4所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：所述第一端部包括分别与第一交流母线中A、B、C、N相线连接的第一一端部、第一二端部、第一三端部和第一四端部，所述第一膨胀螺栓包括第一一膨胀螺栓、第一二膨胀螺栓、第一三膨胀螺栓和第一四膨胀螺栓，相邻第一一端部之间通过第一一膨胀螺栓固定，相邻第一二端部之间通过第一二膨胀螺栓固定；相邻第一三端部之间通过第一三膨胀螺栓固定；相邻第一四端部之间通过第一四膨胀螺栓固定；所述第二端部包括分别与第二交流母线中A、B、C、N相线连接的第二一端部、第二二端部、第二三端部和第一四端部，所述第二膨胀螺栓包括第二一膨胀螺栓、第二二膨胀螺栓、第二三膨胀螺栓和第二四膨胀螺栓，相邻第二一端部之间通过第二一膨胀螺栓固定，相邻第二二端部之间通过第二二膨胀螺栓固定；相邻第二三端部之间通过第二三膨胀螺栓固定；相邻第二四端部之间通过第二四膨胀螺栓固定。

6.根据权利要求4所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：所述直通模组和每个等效模组均分别安装于对应的安装板上，每个安装板的两侧分别设置有第一安装槽和第二安装槽；

所述直通模组或等效模组的第一端部和第二端部分别与第一安装槽和第二安装槽对应；所述锁紧机构还包括第一锁环和第二锁环，所述第一锁环穿于第一安装槽中，且第一锁环的两端之间通过第一锁扣将每个安装板上的第一端部锁紧；所述第二锁环穿于第二安装槽中，且第二锁环的两端之间通过第二锁扣将每个安装板上的第二端部锁紧；

相邻安装板上的第一端部通过第一膨胀螺栓连接，相邻安装板上的第二端部通过第二膨胀螺栓连接。

7.根据权利要求6所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：所述输入接口模块包括交流接触器、断路器，所述交流接触器和断路器均串联于第一交流母线上。

8.根据权利要求7所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：所述输入接口模块还包括控制器和电压互感器，所述电压互感器的一次侧连接至第一交流母线上，所述电压互感器的二次侧连接至控制器，所述控制器还与交流接触器电性连接，所述控制器用于接收第一交流母线上的相电压，在任意一相电压出现欠压或过压时，控制交流接触器切断第一交流母线。

9.根据权利要求8所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：所述等效模组还包括散热器，所述散热器安装于对应安装板上，所述散热器的一端连接于第一交流母线A、B、C三相线中任意相线上，所述散热器的另一端连接于第一交流母线的N相线上。

10.根据权利要求9所述的并联型线缆模拟装置，其特征在于：每个等效模组对应的安装板上还安装有温度传感器，用于检测等效模组的温度，所述温度传感器通过控制器连接至散热器，所述控制器用于在等效模组温度超过预设温度时启动散热器对等效模组进行散热。