本实用新型涉及电气测试与分析领域，尤其是一种可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统。
背景技术：
随着近年来，国家对海洋工程装备的支持和引导力度不断加大，海洋工程装备中电气设备的用量亦随之增加。由于海洋工程装备运行过程中海洋环境内存在的波浪，海洋电气设备在运行过程中也必然受到波浪环境作用而造成的振动影响。波浪环境作用的实际工况具有实时多变的特性，故较为复杂，为保证电气设备的运行可靠性，必须对其进行低频振动下的热稳定性能测试。相关技术中，海洋电气设备需搭载在海洋工程装备之上，以在真实的波浪工况下方可实现低频振动下的热稳定性能测试；然而，上述对于电气设备进行测试的方法不仅测试成本过高，并且易于受到海洋工程装置的实际运行状况影响，故测试的效率以及效果均不理想。
针对相关技术中，对于电气设备进行波浪工况下的低频振动测试的成本过高，且测试的效率及成本并不理想的问题，相关技术中并没有解决方案。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统，以解决相关技术中对于电气设备进行波浪工况下的低频振动测试的成本过高，且测试的效率及成本并不理想的问题。
本实用新型提供了一种可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法，所述方法包括：
获取波浪对应的波浪运动信息，根据所述波浪运动信息模拟波浪工况，所述波浪工况用于指示待测试的电气设备在测试过程中的振动参数；
模拟电网工况，所述电网工况用于指示所述待测试的电气设备在测试过程中的输入电气参数；
使得所述待测试的电气设备在所述波浪工况与所述电网工况下进行测试，获取所述待测试的电气设备的测试参数，所述测试参数包括：所述待测试的电气设备在所述波浪工况与所述电网工况下进行测试的输出电气参数。
可选地，所述波浪运动信息包括有以下对象中的至少之一：所述波浪产生起伏运动中的波峰的高度，所述波浪产生起伏运动中的相邻两个波峰之间的周期。
可选地，所述获取波浪对应的波浪运动信息，根据所述波浪运动信息模拟波浪工况，包括：
根据不同的波浪生成信息生成多组所述波浪，所述波浪生成信息用于指示生成对应的所述波浪；
获取每一组所述波浪对应的所述波浪运动信息，分别根据多组所述波浪运动信息模拟所述波浪工况。
可选地，所述波浪生成信息包括有以下对象中的至少之一：风速、风区长度。
可选地，所述获取波浪对应的波浪运动信息，根据所述波浪运动信息模拟波浪工况，还包括：
选取所述波浪覆盖范围内的固定位置作为参照位置，获取所述波浪在预设的时间段内于所述参照位置处的连续的所述波浪运动信息；
根据所述连续的所述波浪运动信息，获取所述波浪的时域波形；
根据所述波浪的所述时域波形模拟所述波浪工况。
可选地，所述获取波浪对应的波浪运动信息之后，还包括：
获取所述待测试的电气设备的固有频率；
获取所述波浪中，所述波浪产生起伏运动中的相邻两个波峰之间的周期中的最小周期；
比较所述固有频率与所述最小周期，当所述固有频率与所述最小周期相互等效时，判定所述待测试的电气设备无法在所述最小周期对应的所述波浪工况中进行工作。
可选地，所述使得所述待测试的电气设备在所述波浪工况与所述电网工况下进行测试，包括：
根据所述波浪工况，获取所述待测试的电气设备的振动参数，根据所述振动参数使得所述待测试的电气设备产生振动；所述振动参数包括以下对象中的至少之一：振动位移、振动速度、振动加速度；
在所述待测试的电气设备产生振动过程中，根据所述电网工况向所述待测试的电气设备提供所述输入电气参数。
本实用新型提供了一种可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统，所述系统包括：
波浪生成装置，包括造波单元、试验单元以及波浪测量单元，其中，
所述造波单元用于在所述试验单元内部生成波浪；
所述波浪测量单元用于获取所述试验单元内部生成的所述波浪对应的波浪运动信息；
所述系统还包括：模拟测试装置，包括振动摇摆单元、电网模拟单元以及输出测量单元，其中，
所述振动摇摆单元用于根据所述波浪运动信息模拟波浪工况，以提供待测量的电气设备进行测试过程中的振动参数；
所述电网模拟单元用于模拟电网工况，以提供所述待测试的电气设备进行测试过程中的输入电气参数；
所述输出测量单元用于获取所述待测试的电气设备的测试参数，所述测试参数包括：所述待测试的电气设备在所述波浪工况与所述电网工况下进行测试的输出电气参数。
可选地，所述造波单元还用于根据在所述试验单元内部根据不同的波浪生成信息分别生成多组所述波浪，所述波浪生成信息用于指示生成对应的所述波浪；
所述波浪测量单元还用于获取每一组所述波浪的所述波浪运动信息；
所述振动摇摆单元分别根据每一组所述波浪对应的所述波浪运动信息模拟所述波浪工况。
可选地，所述波浪测量单元设置在所述试验单元中所述波浪覆盖范围内的固定位置，所述波浪测量单元通过获取所述波浪在预设时间内于所述波浪测量单元所在位置处的连续的所述波浪运动信息，以得到所述波浪的时域波形；
所述振动摇摆单元根据所述时域波形模拟所述波浪工况，以提供待测量的电气设备进行测试过程中的振动参数。
采用上述可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统，可通过波浪运动信息模拟波浪工况，进而为待测试的电气设备提供测试过程中的振动参数；在待测试的电气设备基于以上振动参数进行振动以模拟波浪工况下的运行效果的同时，通过模拟电网工况以提供待测试的电气设备的输入电气参数，即可获得待测试的电气设备在波浪工况下的测试参数。通过上述可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法以及系统，即可解决相关技术中电气设备进行波浪工况下的低频振动测试的成本过高，且测试的效率及成本并不理想的问题，以达到在地面即可对于电气设备进行波浪工况下精确而便捷的低频振动测试处理。
附图说明
图1为根据本实用新型实施例提供的可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法的流程图；
图2为根据本实用新型实施例中等效风区长度的示意图；
图3为根据本实用新型实施例提供的波浪时域波形示意图；
图4为根据本实用新型实施例提供的波浪时域波形严苛条件等效波形；
图5为根据本实用新型实施例的可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统的结构框图；
图6为根据本实用新型实施例提供的波浪测量单元安装位置示意图；
图7为根据本实用新型实施例提供的可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统中单元安装位置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本实用新型的实施例，提供了一种可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法，图1是根据本实用新型实施例提供的可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：
S102，获取波浪对应的波浪运动信息，根据所述波浪运动信息模拟波浪工况，所述波浪工况用于指示待测试的电气设备在测试过程中的振动参数；
S104，模拟电网工况，所述电网工况用于指示所述待测试的电气设备在测试过程中的输入电气参数；
S106，使得所述待测试的电气设备在所述波浪工况与所述电网工况下进行测试，获取所述待测试的电气设备的测试参数，所述测试参数包括：所述待测试的电气设备在所述波浪工况与所述电网工况下进行测试的输出电气参数。
采用上述可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法，可通过波浪运动信息模拟波浪工况，进而为待测试的电气设备提供测试过程中的振动参数；在待测试的电气设备基于以上振动参数进行振动以模拟波浪工况下的运行效果的同时，通过模拟电网工况以提供待测试的电气设备的输入电气参数，即可获得待测试的电气设备在波浪工况下的测试参数。通过上述可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法以及系统，即可解决相关技术中电气设备进行波浪工况下的低频振动测试的成本过高，且测试的效率及成本并不理想的问题，以达到在地面即可对于电气设备进行波浪工况下精确而便捷的低频振动测试处理。
上述可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法之中，波浪运动信息指波浪运动对应的波形，该波形即可是波浪实际产生起伏运动的不规则波形，亦可是由波浪产生起伏运动中的波峰高度，波谷高度，以及相邻两个波峰之间的周期等参数获得的等效波形。在获取上述波浪运动信息对应的波形后，即可将波浪的波形作为电气设备进行低频振动测试过程中的振动波形，以通过模拟上述波形对应的振动实现在地面对于电气设备进行测试处理。
上述电网工况具体包括模拟现实低压电网中的各种不同电压等级的电网环境，例如，1140V及其以下的常见电压等级正常供电工况、供电缺相模拟、供电三相不平衡模拟等环境。
上述被试电气设备试验具体可包括被试电气设备的通电性能以及保护功能等，如稳流精度、输出功率等等。需要进一步说明的是，本实用新型中被试电气设备试验包括但不限于以上实例，任何电气设备的任何测试方式均属于本实用新型的保护范围。
此外，本实用新型中的测试方法中的测试时间可以人为控制，并可避免受到外界环境的其余干扰。
可选地，所述波浪运动信息包括有以下对象中的至少之一：所述波浪产生起伏运动中的波峰的高度，所述波浪产生起伏运动中的相邻两个波峰之间的周期。
可选地，所述获取波浪对应的波浪运动信息，根据所述波浪运动信息模拟波浪工况，包括：
根据不同的波浪生成信息生成多组所述波浪，所述波浪生成信息用于指示生成对应的所述波浪；
获取每一组所述波浪对应的所述波浪运动信息，分别根据多组所述波浪运动信息模拟所述波浪工况。
通过上述技术方案，由于海洋环境内，受风速等因素的影响所生成对应的波浪实际状态较为复杂，故针对不同波浪生成信息生成的波浪，本实用新型采用分别获取波浪运动信息并模拟对应的波浪工况，以对于电气设备在不同波浪工况对应的低频振动下的稳定性能进行有效测试。
可选地，波浪生成信息至少包括有以下对象：风速、风区长度。
根据不同的风速和风区长度即可获得不同的波浪；其中，风速可通过查询蒲式风级表获得，表1是蒲式风级表中风速等级与风速之间的对应关系。
表1蒲式风级表
另一方面，风区指受状态相同的风持续作用的海域范围；在对于风区长度(又可称为风程)进行测定与计算时，当计算点水域比较开阔时，风区长度可取计算点至风区上沿或对岸的距离；当沿风向两侧水域狭窄或水域不规则时，应考虑水域形状的影响，风区长度可采用等效风区长度，等效风区长度Fe采用如下公式进行计算：
上述式中：Fi为计算点沿主风向两侧划分的射线到水域边界的距离(m)；αi为第i条射线与主射线的夹角(单位°)。图2为根据本实用新型实施例中等效风区长度的示意图，如图2所示，在确定Fi和αi时，从计算点逆主风向作主射线，与水域边界交点的距离为F0，在主射线两侧各45°范围内，以7.5°的间隔角度为单位作若干条侧射线，与水域边界交点到计算点的距离为Fi，两侧射线与主射线的夹角为αi。
在获悉上述风速与风区长度后，即可生成不同情况下的波浪；具体而言，可通过以下公式获得特定风速与风区长度对应的波浪：
其中：α为无因次常数，取
x为风区长度；U为平均风速；g为重力加速度；ω为波浪频率；
ωp为谱峰频率，可取
γ为谱峰提升因子，平均值为3.3；
σ为峰形参数，当ω≤ωp时，可取σ＝0.07；当ω≥ωp时，可取σ＝0.09。
基于上述公式可在水面生成输入的波浪生产信息对应的波浪，对于该波浪内的波浪运动信息进行测量，即可获得对应的波浪运动信息以进行波浪工况的模拟。
可选地，所述获取波浪对应的波浪运动信息，根据所述波浪运动信息模拟波浪工况，还包括：
选取所述波浪覆盖范围内的固定位置作为参照位置，获取所述波浪在预设的时间段内于所述参照位置处的连续的所述波浪运动信息；
根据所述连续的所述波浪运动信息，获取所述波浪的时域波形；
根据所述波浪的所述时域波形模拟所述波浪工况。
需要进一步说明的是，上述技术方案即可在固定位置通过波浪的连续运动以记录波形运动过程中所形成的不规则的时域波形；图3为根据本实用新型实施例提供的波浪时域波形示意图，如图3所示，通过波浪的不规则的时域波形即可模拟电气设备在波浪环境下的真实振动场景，进而对电气设备进行测试。
由图3中所示的时域波形示意图中提取出波浪产生起伏运动中的最高波峰高度，以及波浪产生起伏运动中的相邻两个波峰之间的周期中的最小周期，上述两者结合的等效波形即可构成波浪对于海洋工程装备以及电气设备形成的最为严苛的条件，即电气设备可在上述条件下通过稳定性测试，方可确保电气设备在对应波浪环境下的良好运行。图4为根据本实用新型实施例提供的波浪时域波形严苛条件等效波形。
可选地，所述获取波浪对应的波浪运动信息之后，还包括：
获取所述待测试的电气设备的固有频率；
获取所述波浪中，所述波浪产生起伏运动中的相邻两个波峰之间的周期中的最小周期；
比较所述固有频率与所述最小周期，当所述固有频率与所述最小周期相互等效时，判定所述待测试的电气设备无法在所述最小周期对应的所述波浪工况中进行工作。
需要进一步说明的是，如若电气设备的固有频率与该最小周期相互等效(等效指代最小周期换算为频率单位后是否与固有频率相等，或两者差值较小)，则说明电气设备不宜在该波浪工况下进行工作。通常情况下，电气设备的固有频率均大于波浪对应的最小周期。
可选地，所述使得所述待测试的电气设备在所述波浪工况与所述电网工况下进行测试，包括：
根据所述波浪工况，获取所述待测试的电气设备的振动参数，根据所述振动参数使得所述待测试的电气设备产生振动；所述振动参数包括以下对象中的至少之一：振动位移、振动速度、振动加速度；
在所述待测试的电气设备产生振动过程中，根据所述电网工况向所述待测试的电气设备提供所述输入电气参数。
需要进一步说明的是，优选将上述通过波浪的不规则波纹获取的振动波纹直接作为振动参数，以使得电气设备的振动效果贴合真实的波浪效果。
实施例2
根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统，图5是根据本实用新型实施例的可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统的结构框图，如图5所示，所述系统包括：
波浪生成装置10，包括造波单元101、试验单元102以及波浪测量单元103，其中，
所述造波单元101用于在所述试验单元102内部生成波浪；
所述波浪测量单元103用于获取所述试验单元102内部生成的所述波浪对应的波浪运动信息；
所述系统还包括：模拟测试装置20，包括振动摇摆单元201、电网模拟单元202以及输出测量单元203，其中，
所述振动摇摆单元201用于根据所述波浪运动信息模拟波浪工况，以提供待测量的电气设备进行测试过程中的振动参数；
所述电网模拟单元202用于模拟电网工况，以提供所述待测试的电气设备进行测试过程中的输入电气参数；
所述输出测量单元203用于获取所述待测试的电气设备的测试参数，所述测试参数包括：所述待测试的电气设备在所述波浪工况与所述电网工况下进行测试的输出电气参数。
采用上述可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统，可通过波浪运动信息模拟波浪工况，进而为待测试的电气设备提供测试过程中的振动参数；在待测试的电气设备基于以上振动参数进行振动以模拟波浪工况下的运行效果的同时，通过模拟电网工况以提供待测试的电气设备的输入电气参数，即可获得待测试的电气设备在波浪工况下的测试参数。通过上述可模拟波浪工况的电气设备地面测试方法以及系统，即可解决相关技术中电气设备进行波浪工况下的低频振动测试的成本过高，且测试的效率及成本并不理想的问题，以达到在地面即可对于电气设备进行波浪工况下精确而便捷的低频振动测试处理。
具体而言，上述波浪生成装置10之中，造波单元101可采用造波机，造波机可制造不同等级的波浪以模拟真实的波浪环境；试验单元102可采用试验水池，用于提供波浪生成的实体；波浪测量单元103可采用浪高仪用于在试验水池内采集并记录波浪数据。同时，模拟测试装置20之中，振动摇摆单元201可采用摇摆振动试验台，用于接受波浪运动信息并模拟波浪工况，即对于待测试的电气设备30提供振动环境，摇摆振动试验台具有扫频功能与位移(速度或加速度)等物理量参数的三维运动模拟功能；电网模拟单元202可采用电网模拟器，其可提供0～1140V可调连续交流电压，并能模拟电网常见各种工况，例如：三相不平衡、缺相、短时中断等；输出测量单元203可采用测量柜、功率分析仪、波形记录仪等用于测量并记录电气设备测试过程中输入输出量的相关测量设备。
此外，本实用新型中的可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统还包括有对于相关设备进行整体控制的控制系统204，以及对电气设备的测试提供可调负载的可调RLC负载205。
可选地，所述造波单元101还用于根据在所述试验单元内部根据不同的波浪生成信息分别生成多组所述波浪，所述波浪生成信息用于指示生成对应的所述波浪；
所述波浪测量单元还用于获取每一组所述波浪的所述波浪运动信息；
所述振动摇摆单元分别根据每一组所述波浪对应的所述波浪运动信息模拟所述波浪工况。
可选地，所述波浪测量单元103设置在所述试验单元102中所述波浪覆盖范围内的固定位置，所述波浪测量单元103通过获取所述波浪在预设时间内于所述波浪测量单元所在位置处的连续的所述波浪运动信息，以得到所述波浪的时域波形；
所述振动摇摆单元根据所述时域波形模拟所述波浪工况，以提供待测量的电气设备进行测试过程中的振动参数。
需要进一步说明的是，波浪测量单元103，即浪高仪优选设置在沿试验水池长度方向靠近入口波浪，即造波机对应位置处的宽度方向上的中线位置；图6是根据本实用新型实施例提供的波浪测量单元安装位置示意图，波浪测量单元，即浪高仪采用图6所示的方式进行安装。
为进一步说明本实用新型中可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统对于电气设备的测量操作，以下列举出多组具体实施例进行说明：
具体实施例一：以船用直流电源设备的稳流精度测量试验为例
图7是根据本实用新型实施例提供的可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统中单元安装位置示意图，如图7所示，控制系统根据根据波浪运动信息模拟波浪工况，以对振动摇摆试验台的振动参数(位移、速度、加速度等参数)进行控制，等效模拟波浪作用影响的实际作业工况，以为直流电源设备提供测试过程中的外部振动因素。
在电网模拟器、被试直流电源设备与可调RLC负载建立回路，外部振动摇摆试验台模拟振动环境的基础上，使用功率分析仪测试直流电源的充电状态(测试直流信号)，确保直流电源在充电(稳流)状态下，使用波形记录仪测试交流电源的输入电压，确保调节电网模拟器参数使得交流被试设备输入电压在额定值波动范围内(例如：-15％至+15％)变化，使用波形记录仪记录输出直流电压在额定值范围内(例如：90％至130％)变化的值，使用功率分析仪记录输出电流在其额定值的范围内(例如：20％至100％)的任一数值上保持稳定(整定值)，基于上述计算稳流精度。
直流电源设备的稳流精度可通过如下公式获得：
式中：
δ：稳流精度；I极：输出电流波动极限值；I整：输出电流整定值。
具体实施例二：以船用UPS设备效率及功率因数测量试验为例
控制系统根据根据波浪运动信息模拟波浪工况，以对振动摇摆试验台的振动参数(位移、速度、加速度等参数)进行控制，等效模拟波浪作用影响的实际作业工况，以为UPS设备设备提供测试过程中的外部振动因素。
在电网模拟器、被试UPS设备与可调RLC负载建立回路，外部振动摇摆试验台模拟振动环境的基础上，调节电网模拟器参数使得被试UPS设备在额定交流输入条件下，调节可调RLC负载使得被试UPS设备在额定阻性负载下工作，用功率分析仪测量被试UPS设备在额定阻性负载的转换效率，并读取交流输入的功率因数。
需要进一步说明的是，本实用新型中的可模拟波浪工况的电气设备地面测试系统的测试对象包括但不限于以上具体实施例中的对象，任何海洋工程内的电气设备的测试均属于本实用新型的保护范围。
在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。