CN110932215A - 一种使用光伏发电进行架空线路融冰的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用光伏发电进行架空线路融冰的系统及方法，该系统包括光伏发电单元，接收光伏发电单元所发电能量的直流汇流母线，与直流汇流母线连接的直流融冰系统，以及连接直流融冰系统的电力架空导线，还包括在电力架空导线尾端安装的融冰短路刀闸；光伏发电系统通过太阳能发电，将直流电输送至直流汇流母线上，直流融冰系统通过连接直流汇流母线，将直流汇流母线上的直流电传输至电力架空导线，直流电经过结冰的架空导线，经过融冰短路刀闸流入大地；架空导线上的电阻流过电流产生热量，使导线上的冰慢慢融化，在重力作用下掉落，达到融冰的目的。在架空导线未结冰状态下，通过逆变器将光伏发电单元所发电能量通过架空线路输送至电网。

Description

一种使用光伏发电进行架空线路融冰的系统及方法
技术领域
本发明属于新能源能源利用技术领域，具体涉及到一种使用光伏发电进行架空线路融冰的系统及方法。
背景技术
冰雪灾害对电力系统安全往往造成非常大的威胁，架空输电线路结冰是常见一种表现形式。架空输电线路结冰是造成输电线路断裂，输电铁塔倒塌等危险事件的重要因素。
随着国内外上对输电线路结冰危害认识的提高，出现了个种形式的融冰方法。目前国内外融冰方法有30余种，大致可分为机械除冰法、自然除冰法和热力融冰法三大类。国内外一致认为，对于发生在大范围的输电线路覆冰问题，导线热力融冰法中的直流融冰方法是最有效的。
直流电流融冰法：直流融冰技术的原理就是将覆冰线路作为负载，施加直流电源，用较低电压提供短路电流加热导线使覆冰融化。可采用发电机电源整流和采用系统电源的可控硅整流两种方案，将高压交流电转化为直流电源，通过短路电流加热导线，使导线发热对输电线路进行融冰，从而避免线路因结冰而倒杆断线。
而本方案采用光伏发电组件作为发电电源，正常工作时光伏组件正常发电经逆变器接入电网，在送电线路结冰严重的情况下，将光伏组件所发电接入直流汇流母线，通过直流融冰系统的控制进行融冰。
发明内容
本发明的目的是提供使用光伏发电进行架空线路融冰的系统及方法，本发明通过光伏发电组件作为发电电源将所发电接入直流汇流母线，通过直流融冰系统的控制对架空导线进行融冰，在架空导线未结冰的时期，光伏组件正常发电，电量经逆变器输入电网。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种使用光伏发电进行架空线路融冰的系统，包括多个光伏发电单元1，与多个光伏发电单元1连接的直流汇流母线2，连接直流汇流母线2的直流融冰系统3，连接直流融冰系统3的电力架空导线5，在电力架空导线5未结冰状态时连接直流汇流母线2和电力架空导线5的光伏逆变器4。
使用光伏发电进行架空线路融冰的系统，在架空导线5未结冰状态时，光伏发电单元1所发直流电输送至直流汇流母线2，经光伏逆变器4转化为交流电，通过未结冰的电力架空导线5输送至电网6；在电力架空导线5结冰状态时，光伏发电单元1所发直流电输送至直流汇流母线2，直流汇流母线2通过直流融冰系统3与电力架空导线5连接，电能量通过直流融冰系统4的控制，使电力架空导线5上流过电流经过电阻产生热量，使电力架空导线5上的冰融化，在重力作用下掉落，达到融冰的目的。
所述直流融冰系统3包括在电力架空导线始端配置的融冰侧设备和电力架空导线末端配置的短接侧设备；直流融冰系统3融冰侧设备包括与直流汇流母线2相连的正极接头31和负极接头32，连接正极接头31的选相刀闸A+331，选相刀闸B+332，选相刀闸C+333以及连接负极接头32的选相刀闸A-341，选相刀闸B-342，选相刀闸C-343；选相刀闸A+331和选相刀闸A-341另一端连接直流融冰母线A 351；选相刀闸B+332和选相刀闸B-342另一端连接直流融冰母线B 352；选相刀闸C+333和选相刀闸C-343另一端连接直流融冰母线C 353；融冰开关A 361一端连接直流融冰母线A 351，另一端连接电力架空导线5A相；融冰开关B 362一端连接直流融冰母线B 352，另一端连接电力架空导线5B相；融冰开关C 363一端连接直流融冰母线C 353，另一端连接电力架空导线5C相；直流融冰系统3短接侧设备包括连接架空导线5A相末端和电力架空导线5B相末端的融冰短路刀闸AB 37，以及连接电力架空导线5B相末端和电力架空导线5C相末端的融冰短路刀闸BC 38；
并且选相刀闸A+331、选相刀闸B+332、选相刀闸C+333、选相刀闸A-341、选相刀闸B-342、选相刀闸C-343、融冰开关A 361、融冰开关B 362、融冰开关C 363、融冰短路刀闸AB37、融冰短路刀闸BC 38、均能够接受直流融冰控制器39对其进行电动控制或直接进行手动控制。
所述的使用光伏发电进行架空线路融冰的系统的工作方法，根据结冰厚度情况选择两相串联融冰或两相并联一相串联融冰；
两相串联模式下选择电力架空导线5AB两相、电力架空导线5BC两相、电力架空导线5AC两相，共三种方式；若电力架空导线5AB两相串联，操作过程如下：断开光伏逆变器4，闭合融冰短路刀闸AB 37，闭合选相刀闸A+331给直流融冰母线A 351充电，闭合选相刀闸B-342给直流融冰母线B 352充电，充电完成后闭合融冰开关A 361和融冰开关B 362给电力架空导线5A相，B相融冰；其它两种串联模式操作过程相同；
两相并联一相串联融冰模式下选择电力架空导线5AB两相并联后串联电力架空导线5C相，或电力架空导线5BC两相并联后串联电力架空导线5A相；若电力架空导线5AB两相并联后串联电力架空导线5C相，操作过程如下：先断开光伏逆变器4，然后同时闭合融冰短路刀闸AB 37和融冰短路刀闸BC 38，闭合选相刀闸A+331给直流融冰母线A 351充电，闭合选相刀闸B+332给直流融冰母线B 352充电，闭合选相刀闸C-343给直流融冰母线C 353充电，充电完成后分别闭合融冰开关A 361、融冰开关B 362、融冰开关C 363给架空导线5A相、B相、C相融冰；电力架空导线5BC两相并联后串联电力架空导线5A相的操作过程相同。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1、本发明使用光伏发电作为融冰电源，光伏发电为可再生清洁能源，对环境无污染。
2、现有直流融冰系统的设备主要包括变压器、整流器、交流滤波器、换流阀等，投资较大，而融冰装置工作时间很短，单一用于融冰，将导致设备资源的闲置浪费。而本发明使用光伏发电组件作为直流电源，正常工作时光伏组件正常发电获取电费收益，线路结冰时调整为融冰电源，节省了建设成本。
3、光伏发电融冰系统通过光伏组件转化太阳能为电能，不需要从电网购电，节约了融冰费用。
附图说明
图1为本发明使用光伏发电进行架空线路融冰的系统框图。
图2为直流融冰系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种使用光伏发电进行架空线路融冰的系统，包括多个光伏发电单元1，与多个光伏发电单元1连接的直流汇流母线2，连接直流汇流母线2的直流融冰系统3，连接直流融冰系统3的电力架空导线5，在电力架空导线5未结冰状态时连接直流汇流母线2和电力架空导线5的光伏逆变器4。
使用光伏发电进行架空线路融冰的系统，在架空导线5未结冰状态时，光伏发电单元1所发直流电输送至直流汇流母线2，经光伏逆变器4转化为交流电，通过未结冰的电力架空导线5输送至电网6；在电力架空导线5结冰状态时，光伏发电单元1所发直流电输送至直流汇流母线2，直流汇流母线2通过直流融冰系统3与电力架空导线5连接，电能量通过直流融冰系统4的控制，使电力架空导线5上流过电流经过电阻产生热量，使电力架空导线5上的冰融化，在重力作用下掉落，达到融冰的目的。
如图2所示，所述直流融冰系统3包括在电力架空导线始端配置的融冰侧设备和电力架空导线末端配置的短接侧设备；直流融冰系统3融冰侧设备包括与直流汇流母线2相连的正极接头31和负极接头32，连接正极接头31的选相刀闸A+331，选相刀闸B+332，选相刀闸C+333以及连接负极接头32的选相刀闸A-341，选相刀闸B-342，选相刀闸C-343；选相刀闸A+331和选相刀闸A-341另一端连接直流融冰母线A 351；选相刀闸B+332和选相刀闸B-342另一端连接直流融冰母线B 352；选相刀闸C+333和选相刀闸C-343另一端连接直流融冰母线C353；融冰开关A 361一端连接直流融冰母线A 351，另一端连接电力架空导线5A相；融冰开关B 362一端连接直流融冰母线B 352，另一端连接电力架空导线5B相；融冰开关C 363一端连接直流融冰母线C 353，另一端连接电力架空导线5C相；直流融冰系统3短接侧设备包括连接架空导线5A相末端和电力架空导线5B相末端的融冰短路刀闸AB 37，以及连接电力架空导线5B相末端和电力架空导线5C相末端的融冰短路刀闸BC 38；
并且选相刀闸A+331、选相刀闸B+332、选相刀闸C+333、选相刀闸A-341、选相刀闸B-342、选相刀闸C-343、融冰开关A 361、融冰开关B 362、融冰开关C 363、融冰短路刀闸AB37、融冰短路刀闸BC 38、均能够接受直流融冰控制器39对其进行电动控制或直接进行手动控制。
如图1和图2所示，本发明使用光伏发电进行架空线路融冰的系统的工作方法，根据结冰厚度情况选择两相串联融冰或两相并联一相串联融冰；
两相串联模式下选择电力架空导线5AB两相、电力架空导线5BC两相、电力架空导线5AC两相，共三种方式；若电力架空导线5AB两相串联，操作过程如下：断开光伏逆变器4，闭合融冰短路刀闸AB 37，闭合选相刀闸A+331给直流融冰母线A 351充电，闭合选相刀闸B-342给直流融冰母线B 352充电，充电完成后闭合融冰开关A 361和融冰开关B 362给电力架空导线5A相，B相融冰；其它两种串联模式操作过程相同；
两相并联一相串联融冰模式下选择电力架空导线5AB两相并联后串联电力架空导线5C相，或电力架空导线5BC两相并联后串联电力架空导线5A相；若电力架空导线5AB两相并联后串联电力架空导线5C相，操作过程如下：先断开光伏逆变器4，然后同时闭合融冰短路刀闸AB 37和融冰短路刀闸BC 38，闭合选相刀闸A+331给直流融冰母线A 351充电，闭合选相刀闸B+332给直流融冰母线B 352充电，闭合选相刀闸C-343给直流融冰母线C 353充电，充电完成后分别闭合融冰开关A 361、融冰开关B 362、融冰开关C 363给架空导线5A相、B相、C相融冰；电力架空导线5BC两相并联后串联电力架空导线5A相的操作过程相同。

Claims (4)

1.一种使用光伏发电进行架空线路融冰的系统，其特征在于：包括多个光伏发电单元(1)，与多个光伏发电单元(1)连接的直流汇流母线(2)，连接直流汇流母线(2)的直流融冰系统(3)，连接直流融冰系统(3)的电力架空导线(5)，在电力架空导线(5)未结冰状态时连接直流汇流母线(2)和电力架空导线(5)的光伏逆变器(4)。
2.根据权利要求1所述的使用光伏发电进行架空线路融冰的系统，其特征在于：在架空导线(5)未结冰状态时，光伏发电单元(1)所发直流电输送至直流汇流母线(2)，经光伏逆变器(4)转化为交流电，通过未结冰的电力架空导线(5)输送至电网(6)；在电力架空导线(5)结冰状态时，光伏发电单元(1)所发直流电输送至直流汇流母线(2)，直流汇流母线(2)通过直流融冰系统(3)与电力架空导线(5)连接，电能量通过直流融冰系统(4)的控制，使电力架空导线(5)上流过电流经过电阻产生热量，使电力架空导线(5)上的冰融化，在重力作用下掉落，达到融冰的目的。
3.根据权利要求1所述的使用光伏发电进行架空线路融冰的系统，其特征在于：所述直流融冰系统(3)包括在电力架空导线始端配置的融冰侧设备和电力架空导线末端配置的短接侧设备；直流融冰系统(3)融冰侧设备包括与直流汇流母线(2)相连的正极接头(31)和负极接头(32)，连接正极接头(31)的选相刀闸A+(331)，选相刀闸B+(332)，选相刀闸C+(333)以及连接负极接头(32)的选相刀闸A-(341)，选相刀闸B-(342)，选相刀闸C-(343)；选相刀闸A+(331)和选相刀闸A-(341)另一端连接直流融冰母线A(351)；选相刀闸B+(332)和选相刀闸B-(342)另一端连接直流融冰母线B(352)；选相刀闸C+(333)和选相刀闸C-(343)另一端连接直流融冰母线C(353)；融冰开关A(361)一端连接直流融冰母线A(351)，另一端连接电力架空导线(5)A相；融冰开关B(362)一端连接直流融冰母线B(352)，另一端连接电力架空导线(5)B相；融冰开关C(363)一端连接直流融冰母线C(353)，另一端连接电力架空导线(5)C相；直流融冰系统(3)短接侧设备包括连接架空导线(5)A相末端和电力架空导线(5)B相末端的融冰短路刀闸AB(37)，以及连接电力架空导线(5)B相末端和电力架空导线(5)C相末端的融冰短路刀闸BC(38)；
并且选相刀闸A+(331)、选相刀闸B+(332)、选相刀闸C+(333)、选相刀闸A-(341)、选相刀闸B-(342)、选相刀闸C-(343)、融冰开关A(361)、融冰开关B(362)、融冰开关C(363)、融冰短路刀闸AB(37)、融冰短路刀闸BC(38)、均能够接受直流融冰控制器(39)对其进行电动控制或直接进行手动控制。
4.权利要求1至3任一项所述的使用光伏发电进行架空线路融冰的系统的工作方法，其特征在于：根据结冰厚度情况选择两相串联融冰或两相并联一相串联融冰；
两相串联模式下选择电力架空导线(5)AB两相、电力架空导线(5)BC两相、电力架空导线(5)AC两相，共三种方式；若电力架空导线(5)AB两相串联，操作过程如下：断开光伏逆变器(4)，闭合融冰短路刀闸AB(37)，闭合选相刀闸A+(331)给直流融冰母线A(351)充电，闭合选相刀闸B-(342)给直流融冰母线B(352)充电，充电完成后闭合融冰开关A(361)和融冰开关B(362)给电力架空导线(5)A相，B相融冰；
两相并联一相串联融冰模式下选择电力架空导线(5)AB两相并联后串联电力架空导线(5)C相，或电力架空导线(5)BC两相并联后串联电力架空导线(5)A相；若电力架空导线(5)AB两相并联后串联电力架空导线(5)C相，操作过程如下：先断开光伏逆变器(4)，然后同时闭合融冰短路刀闸AB(37)和融冰短路刀闸BC(38)，闭合选相刀闸A+(331)给直流融冰母线A(351)充电，闭合选相刀闸B+(332)给直流融冰母线B(352)充电，闭合选相刀闸C-(343)给直流融冰母线C(353)充电，充电完成后分别闭合融冰开关A(361)、融冰开关B(362)、融冰开关C(363)给架空导线(5)A相、B相、C相融冰。
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