CN113131429A - 一种可变频可控电流源融冰装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种可变频可控电流源融冰装置，具体包括：第一电压源型换流阀组与第三电压源型换流阀组的直流侧通过第一隔离刀闸连接；第二电压源型换流阀组与第四电压源型换流阀组的直流侧通过第二隔离刀闸连接；第一电压源型换流阀组与第三电压源型换流阀组的交流侧均与交流电源连接；第二电压源型换流阀组与第四电压源型换流阀组的交流侧通过刀闸组与第一相融冰电路、第二相融冰电路和第三相融冰电路均连接；分别在第一相融冰电路、第二相融冰电路和第三相融冰电路上设置多个隔离刀闸，用于控制电路通断。本申请解决了现有融冰技术可控性较差，融冰操作较繁琐，且应用场合受限，导致融冰效率较低的技术问题。

Description

一种可变频可控电流源融冰装置
技术领域
本申请涉及输电线融冰技术领域，尤其涉及一种可变频可控电流源融冰装置。
背景技术
电力***遭受的各种自然灾害中，冰灾是最严重的威胁之一，覆冰使电力设备损坏、供电中断，不可控脱冰使灾害扩大，覆冰导致了国内外电网多次大面积瘫痪。随着现代化水平的不断提高，全社会对电力的依赖程度越来越高，对电力供应也提出了更高要求。近年来，全球各类气象灾害更为频繁，极端天气气候事件更显异常，冰灾造成电力***的损失和影响更趋严重，破坏程度越来越强，影响也越来越复杂，应对难度也越来越大，电网急需及时、快速、可控、安全除冰手段。
电力***线路覆冰的最大影响就是设备损坏，并导致供电通信中断，进而导致大面积停电，难以复电。现有的除冰技术可控性较差，针对三相导线融冰操作较麻烦，且应用场合受限，实际的融冰过程效率较低。
发明内容
本申请提供了一种可变频可控电流源融冰装置，用于解决现有融冰技术可控性较差，融冰操作较繁琐，且应用场合受限，导致融冰效率较低的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种可变频可控电流源融冰装置，包括：第一三相六桥臂结构组件、第二三相六桥臂结构组件和三相融冰电路；
所述第一三相六桥臂结构组件包括第一电压源型换流阀组和第二电压源型换流阀组，所述第二三相六桥臂结构组件包括第三电压源型换流阀组和第四电压源型换流阀组，所述三相融冰电路包括第一相融冰电路、第二相融冰电路和第三相融冰电路；
所述第一电压源型换流阀组与所述第三电压源型换流阀组的直流侧通过第一隔离刀闸连接；
所述第二电压源型换流阀组与所述第四电压源型换流阀组的直流侧通过第二隔离刀闸连接；
所述第一电压源型换流阀组与所述第三电压源型换流阀组的交流侧均与交流电源连接；
所述第二电压源型换流阀组与所述第四电压源型换流阀组的交流侧通过刀闸组与所述第一相融冰电路、所述第二相融冰电路和所述第三相融冰电路均连接；
分别在所述第一相融冰电路、所述第二相融冰电路和所述第三相融冰电路上设置多个隔离刀闸，用于控制电路通断。
可选的，所述第二电压源型换流阀组与所述第四电压源型换流阀组的交流侧与变电站的多条母线均连接。
可选的，所述第一电压源型换流阀组、所述第二电压源型换流阀组、所述第三电压源型换流阀组与所述第四电压源型换流阀组的直流侧与所述第一相融冰电路、所述第二相融冰电路和所述第三相融冰电路均连接。
可选的，所述第一电压源型换流阀组、所述第二电压源型换流阀组、所述第三电压源型换流阀组和所述第四电压源型换流阀组均包括三个电压源型换流阀。
可选的，每个所述电压源型换流阀包括电感和至少一个单相全桥换流器；
所述电感与所述单相全桥换流器串联。
可选的，所述单相全桥换流器包括预置全控型器件和电容器件。
可选的，所述第一相融冰电路、所述第二相融冰电路和所述第三相融冰电路的输出端通过短路刀闸两两短接。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，提供了一种可变频可控电流源融冰装置，包括：第一三相六桥臂结构组件、第二三相六桥臂结构组件和三相融冰电路；第一三相六桥臂结构组件包括第一电压源型换流阀组和第二电压源型换流阀组，第二三相六桥臂结构组件包括第三电压源型换流阀组和第四电压源型换流阀组，三相融冰电路包括第一相融冰电路、第二相融冰电路和第三相融冰电路；第一电压源型换流阀组与第三电压源型换流阀组的直流侧通过第一隔离刀闸连接；第二电压源型换流阀组与第四电压源型换流阀组的直流侧通过第二隔离刀闸连接；第一电压源型换流阀组与第三电压源型换流阀组的交流侧均与交流电源连接；第二电压源型换流阀组与第四电压源型换流阀组的交流侧通过刀闸组与第一相融冰电路、第二相融冰电路和第三相融冰电路均连接；分别在第一相融冰电路、第二相融冰电路和第三相融冰电路上设置多个隔离刀闸，用于控制电路通断。
本申请提供的可变频可控电流源融冰装置，通过多个电压源型换流阀组构建的两个三相六桥臂结构组件与三相融冰电路相连，且电路中采用刀闸进行通断控制，一次调控操作就可以形成完整的融冰回路，同时实现三相电路的融冰；电路结构性强，操控简单；能够根据多种刀闸控制形成不同回路完成不同线路的融冰任务，普适性较强，可以应用于多种场景下。因此，本申请能够解决现有融冰技术可控性较差，融冰操作较繁琐，且应用场合受限，导致融冰效率较低的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种可变频可控电流源融冰装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的三相导线融冰过程运行回路示意图；
图3为本申请实施例提供的潮流调节电路结构示意图；
图4为本申请实施例提供的两台直流融冰装置并联的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的四台静止同步补偿装置结构示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种直流融冰装置的运行回路示意图；
图7为本申请实施例提供的对架空地线或者光纤复合地线(OPGW)进行融冰的回路示意图；
图8为本申请实施例提供的单全控型器件的电路结构示意图
图9为本申请实施例提供的双全控型器件并联的电路结构示意图；
图10为本申请实施例提供的多个全控型器件并联的电路结构示意图；
附图标记：
第一三相六桥臂结构组件1；第一电压源型换流阀组11；第二电压源型换流阀组12；第二三相六桥臂结构组件2；第三电压源型换流阀组21；第四电压源型换流阀组22；三相融冰电路3；第一相融冰电路31；第二相融冰电路32；第三相融冰电路33。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
现有的电网融冰装置具有可控直流电流源运行特性，对交流输电线路三相导线融冰至少需要两步操作，第一步是采用“一相对一相”的方式去除两相导线覆冰，就是将两相导线串联形成直流电流回路的接线方式；第二步是采用“一相对两相”的方式去除另外一相导线覆冰，就是将两相导线完成融冰后与第三相导线串联形成直流电流回路的接线方式。显然，三相导线需要两步操作才能完成，效率较低。本申请中提出的可变频可控电流源融冰装置仅需要一次操作就可以同时完成三相电线的融冰。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种可变频可控电流源融冰装置的实施例，包括：第一三相六桥臂结构组件1、第二三相六桥臂结构组件2和三相融冰电路3。
第一三相六桥臂结构组件1包括第一电压源型换流阀组11和第二电压源型换流阀组12，第二三相六桥臂结构组件2包括第三电压源型换流阀组21和第四电压源型换流阀组22，三相融冰电路3包括第一相融冰电路31、第二相融冰电路32和第三相融冰电路33；
第一电压源型换流阀组11与第三电压源型换流阀组21的直流侧通过第一隔离刀闸S10连接；
第二电压源型换流阀组12与第四电压源型换流阀组22的直流侧通过第二隔离刀闸S11连接；
第一电压源型换流阀组11与第三电压源型换流阀组21的交流侧均与交流电源连接；
第二电压源型换流阀组12与第四电压源型换流阀组22的交流侧通过刀闸组与第一相融冰电路31、第二相融冰电路32和第三相融冰电路33均连接；
分别在第一相融冰电路31、第二相融冰电路32和第三相融冰电路33上设置多个隔离刀闸，用于控制电路通断。
请参阅图1，三相融冰电路3上的多个隔离刀闸为S1、S2、S3、S4、Sa、Sb、Sc、Sab、Sbc等，通过不同刀闸的通断选择可以形成不同的回路。
刀闸组包括S1-S9，刀闸S2、S3、S8、S9断开，刀闸S1、S4、S5、S6、S7合上，接通电路与交流电源的连接，既可形成可变频可控电流源融冰电路，对三相融冰电路3的输电线进行融冰，具体的可变频可控电流源融冰回路如图2所示。融冰电源的输出电流频率可以在0-50/3Hz的范围内调节，具体可以根据融冰线路和实际场景调节。
可以理解的是，三相融冰回路中的刀闸Sa、Sb、Sc、Sab、Sbc在电路进行融冰时一般为闭合状态，便于形成通路实现三相线路融冰。
本申请实施例提供的可变频可控电流源融冰装置，通过多个电压源型换流阀组构建的两个三相六桥臂结构组件与三相融冰电路相连，且电路中采用刀闸进行通断控制，一次调控操作就可以形成完整的融冰回路，同时实现三相电路的融冰；电路结构性强，操控简单；能够根据多种刀闸控制形成不同回路完成不同线路的融冰任务，普适性较强，可以应用于多种场景下。因此，本申请实施例能够解决现有融冰技术可控性较差，融冰操作较繁琐，且应用场合受限，导致融冰效率较低的技术问题。
进一步地，第二电压源型换流阀组12与第四电压源型换流阀组22的交流侧与变电站的多条母线均连接。
进一步地，第一电压源型换流阀组11、第二电压源型换流阀组12、第三电压源型换流阀组21与第四电压源型换流阀组22的直流侧与第一相融冰电路31、第二相融冰电路32和第三相融冰电路33均连接。
请参阅图1，多条母线分别连接于刀闸S5、S6和S7之前，连接于第二电压源型换流阀组12和第四电压源型换流阀组22的交流侧输出端。
若此时将第一隔离刀闸S10和第二隔离刀闸S11合上，同时断开刀闸组所有刀闸，即不与三相融冰电路3相连，则可以形成一个潮流调节***，用于调节电力***的运行，提高电力***的运行效率，具体请参阅图3。
若此时将第一隔离刀闸S10和第二隔离刀闸S11合上，同时闭合刀闸S1、S3、S4、S8和S9，断开刀闸S2、S5、S6和S7，则可以形成一个两台直流融冰装置并联的***，请参阅图4，同时对三相导线进行直流融冰，输入电路的电流需要根据融冰的输电线进行设置调节。
若此时将第一隔离刀闸S10和第二隔离刀闸S11断开，同时断开刀闸组所有刀闸，即不与三相融冰电路3相连，则可以直接形成一个包括四台静止同步补偿装置的***，请参阅图5。融冰装置仅在每年的覆冰期才可能用于融冰，如果在非覆冰期融冰装置能够以静止同步补偿装置模式运行，不但能够显著提高设备的利用率，也可使得融冰装置所在变电站无功调节和动态无功支撑能力得到提升，还能够确保融冰装置在覆冰期中的可用性。
若此时将第一隔离刀闸S10和第二隔离刀闸S11断开，同时闭合刀闸S1、S3、S4、S8和S9，断开刀闸S2、S5、S6和S7，则可以形成一个三相导线直流融冰***，请参阅图6，同时对三相导线进行直流融冰，输入电路的电流需要根据融冰的输电线进行设置调节，此时另外一侧阀组为一台静止同步补偿装置。若进一步切断刀闸S8和S9，则又可以形成两台静止同步补偿装置。
若此时将第一隔离刀闸S10和第二隔离刀闸S11断开，同时闭合刀闸S1、S4、S8和S9，断开刀闸S2、S3、S5、S6和S7，并断开第一融冰电路31与第二融冰电路32之间的短路刀闸Sab和第二融冰电路32与第三融冰电路33之间的短路刀闸Sbc，闭合第一融冰电路31与第三融冰电路33之间的短路刀闸Sg1和Sg2。即可形成通过两相导线对架空地线或者光纤复合地线(OPGW)进行融冰的融冰装置，请参阅图7。此时是针对架空地线或者光纤复合地线(OPGW)进行融冰，融冰电流可根据实际情况选择。若进一步断开刀闸S1和S4，则又可以得到两台静止同步补偿装置。
进一步地，第一电压源型换流阀组11、第二电压源型换流阀组12、第三电压源型换流阀组21和第四电压源型换流阀组22均包括三个电压源型换流阀(SM1…SMn)。
请参阅图1，第一电压源型换流阀组11与第二电压源型换流阀组12主要与交流电源连接，第三电压源型换流阀组21与第四电压源型换流阀组22主要与三相融冰电路3连接；交流电源每一相上连接两个电压源型换流阀。
进一步地，每个电压源型换流阀(SM1…SMn)包括电感和至少一个单相全桥换流器；电感与单相全桥换流器串联。
进一步地，单相全桥换流器包括预置全控型器件和电容器件。
需要说明的是，电感安装在近交流电源输入相端，与单相全桥换流器串联后连接输出相至单相融冰电路。每个预置全控型器件包括一个与其反并联二极管。
预置全控型器件可以采用单全控型器件，具体的结构请参阅图8；除了可以采用单全控型器件以外，还可以采用双全控型器件并联，具体的结构请参阅图9；而且，还可以采用多个全控型器件并联，具体的结构请参阅图10。
进一步地，第一相融冰电路31、第二相融冰电路32和第三相融冰电路33的输出端通过短路刀闸两两短接。
请参阅图1，三条单相融冰电路的输出端通过隔离刀闸短接，具体的为Sab、Sbc所在的线路即为三相两两短接的电路，在对导线进行融冰操作时，Sg1、Sg2所在的短路线处于断开状态，使得三相融冰电路3导通，形成融冰回路；在对架空地线以及光纤复合地线(OPGW)进行融冰时，则需要Sg1、Sg2所在短路线处于连通状态，Sab、Sbc处于断开状态。
可以发现，本申请实施例提供的可变频可控电流源融冰装置可以满足多种不同输配电线路的融冰需要，且在运行工况中能够较好的保证电能质量，对交流***本身几乎没有影响。利用预置全控器件满足输电线路导地线融冰需要的变化范围很大的电流，使得该可变频可控电流源融冰装置可以用于各类导地线的融冰。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅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***，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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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网络单元上。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，在本申请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。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种可变频可控电流源融冰装置，其特征在于，包括：第一三相六桥臂结构组件、第二三相六桥臂结构组件和三相融冰电路；
所述第一三相六桥臂结构组件包括第一电压源型换流阀组和第二电压源型换流阀组，所述第二三相六桥臂结构组件包括第三电压源型换流阀组和第四电压源型换流阀组，所述三相融冰电路包括第一相融冰电路、第二相融冰电路和第三相融冰电路；
所述第一电压源型换流阀组与所述第三电压源型换流阀组的直流侧通过第一隔离刀闸连接；
所述第二电压源型换流阀组与所述第四电压源型换流阀组的直流侧通过第二隔离刀闸连接；
所述第一电压源型换流阀组与所述第三电压源型换流阀组的交流侧均与交流电源连接；
所述第二电压源型换流阀组与所述第四电压源型换流阀组的交流侧通过刀闸组与所述第一相融冰电路、所述第二相融冰电路和所述第三相融冰电路均连接；
分别在所述第一相融冰电路、所述第二相融冰电路和所述第三相融冰电路上设置多个隔离刀闸，用于控制电路通断。
2.根据权利要求1所述的可变频可控电流源融冰装置，其特征在于，所述第二电压源型换流阀组与所述第四电压源型换流阀组的交流侧与变电站的多条母线均连接。
3.根据权利要求1所述的可变频可控电流源融冰装置，其特征在于，所述第一电压源型换流阀组、所述第二电压源型换流阀组、所述第三电压源型换流阀组与所述第四电压源型换流阀组的直流侧与所述第一相融冰电路、所述第二相融冰电路和所述第三相融冰电路均连接。
4.根据权利要求1所述的可变频可控电流源融冰装置，其特征在于，所述第一电压源型换流阀组、所述第二电压源型换流阀组、所述第三电压源型换流阀组和所述第四电压源型换流阀组均包括三个电压源型换流阀。
5.根据权利要求4所述的可变频可控电流源融冰装置，其特征在于，每个所述电压源型换流阀包括电感和至少一个单相全桥换流器；
所述电感与所述单相全桥换流器串联。
6.根据权利要求5所述的可变频可控电流源融冰装置，其特征在于，所述单相全桥换流器包括预置全控型器件和电容器件。
7.根据权利要求1所述的可变频可控电流源融冰装置，其特征在于，所述第一相融冰电路、所述第二相融冰电路和所述第三相融冰电路的输出端通过短路刀闸两两短接。
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