CN112993909A - 基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置及方法，它包括：低压台区配电变压器、融冰监测装置、融冰控制装置和融冰主控台，其特征在于：在低压台区配电变压器出口处安装有第一三相不平衡治理装置；在低压台区带载端安装有第二三相不平衡治理装置；第一三相不平衡治理装置和第二三相不平衡治理装置分别通过隔离开关与380V配电线路连接；解决了现有技术的输电线路融冰技术及设备主要针对直流线路，不能在低压台区配电系统实现对有融冰需求的线路进行不停电在线融冰等技术问题。

Description

基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置及方法
技术领域
本发明属于输电线路融冰技术领域，尤其涉及一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置及方法。
技术背景
农村低压台区通常使用塔杆搭建配电线路，暴露在空中的架空线在冬季容易产生覆雪结冰现象，当冰层重量达到一定程度时，容易导致线路断线、塔杆倒塌等严重电力事故，对低压台区电力系统的安全运行造成严重危害，同时也会严重影响农村居民的生产生活，因此，对冬季冰灾多发地区的配电线路结冰情况进行检测并对结冰线路进行融冰具有重要意义。
目前除冰的主要思路有两种:热能除冰和机械除冰。热能除冰是将电能转化为热能融冰；机械除冰则是将电能转化为机械能以破坏输电线上的覆冰的物理结构,或者直接安装机械除冰装置达到使除冰的目的。而这些除冰技术的研究主要聚焦于直流线路，很少有涉及交流线路融冰的技术方案，更鲜有对交流低压台区线路结冰的解决方案。现有融冰方案无法适用于交流低压台区。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置及方法，以解决现有技术的输电线路融冰技术及设备主要针对直流线路，不能在低压台区配电系统实现对有融冰需求的线路进行不停电在线融冰等技术问题。
本发明技术方案：
一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置，它包括：低压台区配电变压器、融冰监测装置、融冰控制装置和融冰主控台，在低压台区配电变压器出口处安装有第一三相不平衡治理装置；在低压台区带载端安装有第二三相不平衡治理装置；第一三相不平衡治理装置和第二三相不平衡治理装置分别通过隔离开关与380V配电线路连接。
所述三相不平衡治理装置为动态无功补偿装置SVG。
所述融冰监测装置安装在配变箱或配变室；融冰监测装置实时监测配电线路的覆冰数据及环境数据；与融冰主控台通过网络连接。
融冰控制装置安装在配变箱或配变室，接收融冰主控台的数据信息并发出融冰指令；融冰控制装置与融冰主控台通过网络连接。
所述隔离开关均匀布置在380V配电线路上。
所述的基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置的控制方法，它包括：
步骤1、融冰监测装置实时监测配电线路的覆冰数据及环境数据，当覆冰数据达到阈值时，融冰监测装置经通讯网络将实时监测数据传输给融冰主控台；
步骤2、融冰主控台根据所接收的监测数据及当地气象数据计算出融冰所需电流，经通讯网络将数据传输给融冰控制装置；
步骤3、融冰控制装置发出控制信号，两台三相不平衡治理装置分别通过两个相邻的隔离开关连接在380V配电线路所需融冰线路的两端，通过三相不平衡治理装置的分相电流注入方式，分别对所需融冰线路的A、B、C或N四线进行无功电流注入进行融冰。
步骤3所述通过三相不平衡治理装置的分相电流注入的方法为：基于三相不平衡产生N线零序电流的思想，首先为A相线路注入相对于B、C两相大的无功电流iqA，再依次为B、C相注入相对于其他两相大的无功电流iqB和iqC；对N线来说会产生零序电流iqN，当达到最大三相不平衡时，即某相为iq，另外两相为0时，N线电流也为iq，即不平衡状态下发出融冰电流达到三相平衡的三倍；通过三相不平衡注入的方式，等效增大第一三相不平衡治理装置和第二三相不平衡治理装置Ⅱ的容量。
对所需融冰线路的A、B和C进行无功电流注入进行融冰的方法为：第一三相不平衡治理装置对A相线路发出相对于B、C两相大的容性无功电流，第二三相不平衡治理装置则用于吸收第一三相不平衡治理装置发出的感性无功电流；同理，再依次为B、C相注入相对于另外二相大的无功电流；融冰过程中，线路电流仅在被融冰线路间增大，融冰区域外的线路不受影响，实现不停电在线融冰。
对N线进行融冰的方法为：采用三相四线制三相不平衡治理装置，当三相不平衡治理装置发出的无功电流使三相电流不平衡时，产生的零序电流从N线流过，利用此零序电流对N线进行融冰作业，当达到最大不平衡时，零序电流与注入单相无功电流等大增加融冰速率。
所述三相不平衡治理装置通过隔离开关连接380V交流母线；常态下，三相不平衡治理装置产生的无功电流对ABC三相不平衡电流进行补偿。
本发明有益效果：
本发明提供了一种简便、高效、可靠、智能化的在线融冰技术，可以实现配电网络的不停电融冰。通过对配电线路覆冰情况的实时监测，监测装置将配电线路覆冰数据传输给融冰主控台，当覆冰情况达到所需融冰数值时，融冰主控台根据覆冰数据、周遭环境数据及当地气象数据计算出所需融冰电流，将计算得出的数据传输给融冰装置，融冰装置转换为融冰模式发出无功电流进行融冰。
常态下，三相不平衡治理装置可作为无功补偿装置对不平衡线路进行无功补偿，改善配变侧及下游电能质量。融冰态下，两台三相不平衡治理装置之间形成融冰电流环路对线路进行融冰作业。此外，三相不平衡状态下会产生零序电流，零序电流从N线流过，可对N线进行融冰。
本发明还可对线路结冰进行预防控制。即将融冰控制台与当地气象预报相结合，在线路结冰前，提前启动防冰，使线路达到不结冰目的。
解决了现有技术的输电线路融冰技术及设备主要针对直流线路，不能在低压台区配电系统实现对有融冰需求的线路进行不停电在线融冰等技术问题。
附图说明：
图1为具体实施方式中融冰系统结构图；
图2为具体实施方式中配网多分支线路融冰系统图。
具体实施方式：
一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置，它包括：低压台区配电变压器、融冰监测装置、融冰控制装置和融冰主控台，在低压台区配电变压器出口处安装有第一三相不平衡治理装置；在低压台区带载端安装有第二三相不平衡治理装置；第一三相不平衡治理装置和第二三相不平衡治理装置分别通过隔离开关与380V配电线路连接。
所述三相不平衡治理装置为动态无功补偿装置SVG。
所述融冰监测装置安装在配变箱或配变室；融冰监测装置实时监测配电线路的覆冰数据及环境数据；与融冰主控台通过以太网等网络连接。
融冰控制装置安装在配变箱或配变室，接收融冰主控台的数据信息并发出融冰指令；融冰控制装置与融冰主控台通过以太网等网络连接。
本发明采用动态无功补偿装置SVG提供交流电流，在低压台区交流三相交流线路两端分别安装一台三相不平衡治理装置装置，正常工况下，三相不平衡治理装置起到维持线路三相平衡的作用，结合当地气象数据情况，当融冰检测装置监测线路达到覆冰阈值后，开启线路的两端无功补偿装置，三相不平衡治理装置切换为融冰工况，对ABCN四条线路进行融冰作业。
如图1所示，基于三相不平衡产生N线零序电流的思想，首先为A相线路注入相对于B、C两相较大的无功电流iqA，再依次为B、C相注入相对于其他两相较大的无功电流iqB、iqC。
对N线来说，也会产生零序电流iqN，当达到最大三相不平衡时，即某相为iq，另外两相为0时，N线电流也为iq，即不平衡状态下发出融冰电流可达三相平衡的三倍。通过三相不平衡注入的方式，可以等效增大三相不平衡治理装置Ⅰ和三相不平衡治理装置Ⅱ的容量，并且极大的增加融冰效率，保证低压台区用户用电质量。
配变侧第一三相不平衡治理装置发出容性无功电流，带载侧第二三相不平衡治理装置发出感性无功电流，两台三相不平衡治理装置构成的三相不平衡融冰电流回路仅流通在所需融冰线路，不会影响低压台区其他部分的稳定运行。
本发明包含以下步骤：
步骤101：切换两套三相不平衡装置到融冰模式，
本发明三相不平衡装置Ⅰ的控制策略包含以下步骤：
步骤201：利用融冰监测装置实时检测ABCN线路冰层厚度；
步骤202：根据每条线路实时冰层厚度计算其所需融冰电流；
步骤203：以融冰电流作为各相线路电流参考值；
步骤204：使相电流跟踪参考相电流，保证每相线路能以融冰电流进行融冰；
步骤205：每隔一段时间(推荐为1小时)重复一次以上步骤。
实施例1
本发明10KV交流母线通过变压器连接380V交流配网母线，三相不平衡治理装置通过隔离开关连接380V交流母线。常态下，三相不平衡治理装置产生的无功电流可对ABC三相不平衡电流进行补偿，以保证供电质量。当系统检测到有融冰需求时，三相不平衡治理装置的控制装置切换为融冰工况，第一三相不平衡治理装置对A相线路发出相对于B、C两相较大的容性无功电流，第二三相不平衡治理装置则用于吸收装置Ⅰ发出的感性无功电流；同理，再依次为B、C相注入相对于其他两相较大的无功电流。融冰过程中，线路电流仅在被融冰线路间增大，融冰区域外的线路不受影响，居民亦可正常用电，因此可实现不停电在线融冰。
此外，本专利亦可对N线进行融冰。采用三相四线制三相不平衡治理装置，当三相不平衡治理装置发出的无功电流使三相电流不平衡时，产生的零序电流从N线流过，可利用此零序电流对N线进行融冰作业，当达到最大不平衡时，零序电流与注入单相无功电流等大，可极大增加融冰速率。
实施例2
本发明将融冰态与天气预报相结合，若当地天气预报显示有可能会导致线路结冰的气候出现时，可预启用融冰策略，使三相不平衡治理装置发出适当大小的无功功率，以达到在两台三相不平衡治理装置之间产生的无功环流可预防线路结冰的目的。

Claims (10)

1.一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置，它包括：低压台区配电变压器、融冰监测装置、融冰控制装置和融冰主控台，其特征在于：在低压台区配电变压器出口处安装有第一三相不平衡治理装置；在低压台区带载端安装有第二三相不平衡治理装置；第一三相不平衡治理装置和第二三相不平衡治理装置分别通过隔离开关与380V配电线路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置，其特征在于：所述三相不平衡治理装置为动态无功补偿装置SVG。
3.根据权利要求1所述的一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置，其特征在于：所述融冰监测装置安装在配变箱或配变室；融冰监测装置实时监测配电线路的覆冰数据及环境数据；与融冰主控台通过网络连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置，其特征在于：融冰控制装置安装在配变箱或配变室，接收融冰主控台的数据信息并发出融冰指令；融冰控制装置与融冰主控台通过网络连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置，其特征在于：所述隔离开关均匀布置在380V配电线路上。
6.如权利要求1所述的基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置的控制方法，它包括：
步骤1、融冰监测装置实时监测配电线路的覆冰数据及环境数据，当覆冰数据达到阈值时，融冰监测装置经通讯网络将实时监测数据传输给融冰主控台；
步骤2、融冰主控台根据所接收的监测数据及当地气象数据计算出融冰所需电流，经通讯网络将数据传输给融冰控制装置；
步骤3、融冰控制装置发出控制信号，两台三相不平衡治理装置分别通过两个相邻的隔离开关连接在380V配电线路所需融冰线路的两端，通过三相不平衡治理装置的分相电流注入方式，分别对所需融冰线路的A、B、C或N四线进行无功电流注入进行融冰。
7.根据利要求6所述的基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置的控制方法，其特征在于：步骤3所述通过三相不平衡治理装置的分相电流注入的方法为：基于三相不平衡产生N线零序电流的思想，首先为A相线路注入相对于B、C两相大的无功电流iqA，再依次为B、C相注入相对于其他两相大的无功电流iqB和iqC；对N线来说会产生零序电流iqN，当达到最大三相不平衡时，即某相为iq，另外两相为0时，N线电流也为iq，即不平衡状态下发出融冰电流达到三相平衡的三倍；通过三相不平衡注入的方式，等效增大第一三相不平衡治理装置和第二三相不平衡治理装置Ⅱ的容量。
8.根据利要求7所述的基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置的控制方法，其特征在于：对所需融冰线路的A、B和C进行无功电流注入进行融冰的方法为：第一三相不平衡治理装置对A相线路发出相对于B、C两相大的容性无功电流，第二三相不平衡治理装置则用于吸收第一三相不平衡治理装置发出的感性无功电流；同理，再依次为B、C相注入相对于另外二相大的无功电流；融冰过程中，线路电流仅在被融冰线路间增大，融冰区域外的线路不受影响，实现不停电在线融冰。
9.根据利要求7所述的基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置的控制方法，其特征在于：对N线进行融冰的方法为：采用三相四线制三相不平衡治理装置，当三相不平衡治理装置发出的无功电流使三相电流不平衡时，产生的零序电流从N线流过，利用此零序电流对N线进行融冰作业，当达到最大不平衡时，零序电流与注入单相无功电流等大增加融冰速率。
10.根据利要求6所述的基于三相不平衡治理装置的低压台区在线融冰装置的控制方法，其特征在于：所述三相不平衡治理装置通过隔离开关连接380V交流母线；常态下，三相不平衡治理装置产生的无功电流对ABC三相不平衡电流进行补偿。
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