CN114725874A - 基于柔性接地装置的配电线路融冰系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于柔性接地装置的配电线路融冰系统及方法，在配电网不接地系统母线上，通过接地变压器接入柔性接地装置；所述柔性接地装置至少包括融冰模式；在融冰模式下，所述柔性接地装置向需要融冰的配电线路注入交流电流，实现对配电线路的融冰；本发明通过柔性接地装置在融冰模式下，向需要融冰的配电线路注入交流电流，实现对配电线路的融冰，实现了对配电架空线进行自动除冰的目的，代替了人工除冰方式。

Description

基于柔性接地装置的配电线路融冰系统及方法

技术领域

本发明属于线路融冰技术领域，尤其涉及一种基于柔性接地装置的配电线路融冰系统及方法。

背景技术

随着极端天气的增多，常常导致线路覆冰，不及时融冰去冰很可能导致覆冰断线的事故；近几年，融冰方法和融冰装置的研究逐渐加强，尤其是直流融冰技术对输电线的融冰起到了很大的贡献。

发明人发现，现阶段开发的直流融冰装置仅仅适用于输电线路；而在寒冷地区的配电架空线同样面临着覆冰的问题，却缺乏成熟的技术和装置，目前仍较多采用敲打、抖动等传统的人工式除冰方法，耗费人力且风险性较大。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于柔性接地装置的配电线路融冰系统及方法，利用变电站中现有的柔性接地装置可以直接实现配电线路融冰，通过柔性接地装置注入交流电流，交流电流可高于工频，发出中频交流电流，可提高融冰线路距离，提高了对柔性接地装置的利用率，同时实现了对配电线路的交流电融冰。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于柔性接地装置的配电线路融冰系统，采用如下技术方案：

一种基于柔性接地装置的配电线路融冰系统，在配电网不接地系统母线上，通过接地变压器接入柔性接地装置；

所述柔性接地装置至少包括融冰模式；在融冰模式下，所述柔性接地装置向需要融冰的配电线路注入交流电流，实现对配电线路的融冰。

进一步的，所述柔性接地装置包括依次串联的变压器、滤波单元、逆变桥和电源。

进一步的，所述逆变桥为半桥结构或全桥结构。

为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，采用如下技术方案：

一种基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，采用了如第一方面中所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰系统；包括：

将需要融冰的配电线路停电；

需要融冰的配电线路末端接地；

设定需要融冰的配电线路所需注入的交流电流值，柔性接地装置通过接地回路注入交流电流，在交流电流下进行融冰。

进一步的，所述交流电流的频率不低于工频。

进一步的，通过提高所述交流电流的频率增加对需要融冰的配电线路的融冰距离。

进一步的，融冰过程中，实时检测所述柔性接地装置注入母线的交流电流有效值，以及融冰的配电线路出线处交流电流有效值；通过对比检测的两个不同位置处的交流电流有效值，判断是否切换到消弧补偿模式。

进一步的，对比检测的两个不同位置处的交流电流有效值的方式为：

其中，

为柔性接地装置注入母线的交流电流有效值，

为融冰的配电线路出线处交流电流有效值，Δ为阈值。

进一步的，当供电线路没有接地故障时，

等于

绝对值无法达到阈值；当发生接地故障后，

绝对值达到阈值时，柔性接地装置则切换到消弧补偿模式。

进一步的，所述柔性接地装置采用变电站中现有的柔性接地装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过柔性接地装置在融冰模式下，向需要融冰的配电线路注入交流电流，实现对配电线路的融冰，实现了对配电架空线进行自动除冰的目的，代替了人工除冰方式；

2、本发明中，利用变电站中现有的柔性接地装置可以直接实现配电线路融冰，通过柔性接地装置注入交流电流，交流电流可高于工频，发出中频交流电流，达到提高融冰线路距离的目的；提高了对柔性接地装置的利用率，同时实现了对配电线路的交流电融冰；

3、本发明中，为防止供电线路接地故障，提出了融冰过程中接地故障的检测方法，融冰过程中，实时检测所述柔性接地装置注入母线的交流电流有效值，以及融冰的配电线路出线处交流电流有效值，通过对比检测的两个不同位置处的交流电流有效值，判断是否切换到消弧补偿模式，实现了融冰模式下对接地故障的检测。

附图说明

构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。

图1为本发明实施例1的配电线路融冰接线示意图；

图2为本发明实施例1的全桥形式的配电网柔性接地装置结构图；

图3为本发明实施例1的半桥形式的配电网柔性接地装置结构图；

图4为本发明实施例1的产生IGBT的控制信号电路图；

图5为本发明实施例2的流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

现有除冰方式中，在变电站中额外增加固定式融冰装置，不融冰时闲置，利用率低，且占用变电站空间；人工式除冰方法，耗费人力，且存在风险，部分极寒地区难以进入；且移动式融冰装置电压等级较低，融冰距离较短，且融冰车也很难达到山区等线路。

针对上述问题，如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于柔性接地装置的配电线路融冰系统，在配电网不接地系统母线上，通过接地变压器接入柔性接地装置；

所述柔性接地装置包括消弧补偿模式和融冰模式两种运行模式；在融冰模式下，所述柔性接地装置向需要融冰的配电线路注入交流电流，实现对配电线路的融冰。

本实施例中，利用变电站中现有的柔性接地装置可以直接实现配电线路融冰，避免了额外增加固定式融冰装置；通过柔性接地装置注入交流电流，交流电流可高于工频，发出中频交流电流，可提高融冰线路距离，实现了长距离除冰以及除冰距离的可控性。

具体的，如图2所示，通过在配电网不接系统的母线上接入接地变压器，并通过接地变压器接入全桥结构形式的柔性接地装置，所述柔性接地装置可以包括隔离变压器、滤波环节、单相逆变桥以及通过不控整流桥和直流电容得到的直流电压；所述柔性接地装置被配置为包含两种运行模式，分别为消弧补偿模式和融冰模式。

柔性接地装置还可以采用半桥结构形式的柔性接地装置，具体结构如图3所示；不同形式的柔性接地装置是指逆变桥为半桥结构或全桥结构，需要说明的是，这里柔性接地装置中单相逆变桥的结构包括但不限于半桥、全桥、以及多电平的形式。

实际应用中，配电网柔性接地装置是具有配电网接地消弧补偿、选线保护等功能的综合接地装置，但是一般仅在故障时发挥作用，存在较多闲置时间，利用率不高。通过本实施例开发柔性接地装置的融冰功能，将其用于配电线路融冰，大大提高柔性接地装置的利用率，功能性进一步增强，同时，不需在变电站中另加固定式融冰装置，节省变电站空间，大大节省融冰成本。

本实施例的工作过程或原理为：

配电线路融冰接线示意图如图1所示，将需要融冰的线路停电，末端通过开关短路接地，其他线路正常供电；开启融冰模式后，设定融冰线路所需注入交流电流值大小，装置便可通过接地回路注入交流电流，交流电流可为50Hz工频，也可以设置高于工频，在中频交流电流下融冰距离可实现更远。

为防止在融冰过程，正常供电线路发生接地故障，通过式(1)可完成接地故障检测：

其中，

为柔性接地装置注入母线的交流电流有效值，

为融冰的配电线路出线处交流电流有效值，Δ为阈值。

当供电线路没有接地故障时，

大小基本等于

因此无法达到阈值；当发生接地故障后，

因此通过式(1)可以实现供电线路接地故障的检测；检测到之后，立刻闭锁IGBT开关，柔性接地装置则转入消弧补偿模式；具体的，如图4所示，可以令故障相对地电压参考值为0，即

通过反馈故障相对地电压u_g与参考值进行比较送入电压控制器，生成电流参考值

再与反馈电流值i₀比较，送入电流控制器，然后生成调制波，用于产生IGBT的控制信号。

实施例2：

本实施例提供了一种基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，采用了如实施例1中所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰系统；包括：将需要融冰的配电线路停电；需要融冰的配电线路末端接地；设定需要融冰的配电线路所需注入的交流电流值，柔性接地装置通过接地回路注入交流电流，在交流电流下进行融冰。

如图5所示，融冰的具体工作过程为：

S1、启动融冰模式；

S2、设定融冰电流值；

S3、注入电流融冰；

S4、检测是否接地故障，如果是进入步骤S5，如果否，继续执行步骤S3；

S5、关闭IGBT开关，转入消弧补偿模式。

在步骤S2中，电流为交流电流，其频率不低于工频；通过提高所述交流电流的频率增加对需要融冰的配电线路的融冰距离。

在步骤S4中，实时检测所述柔性接地装置注入母线的交流电流有效值，以及融冰的配电线路出线处交流电流有效值；通过对比检测的两个不同位置处的交流电流有效值，判断是否进入步骤S5；对比检测的两个不同位置处的交流电流有效值的方式为：

其中，

为柔性接地装置注入母线的交流电流有效值，

为融冰的配电线路出线处交流电流有效值，Δ为阈值；供电线路没有接地故障时，

等于

绝对值无法达到阈值；当发生接地故障后，

绝对值达到阈值时，柔性接地装置则切换到消弧补偿模式。

在本实施例中，所述柔性接地装置采用变电站中现有的柔性接地装置。

本实施例中，基于柔性接地装置提出的配电线路融冰方法，除融冰线路外其他线路均可不停电操作，同时融冰控制下可对接地故障进行检测，可以防止融冰过程中供电线路发生接地故障。

以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于柔性接地装置的配电线路融冰系统，其特征在于，在配电网不接地系统母线上，通过接地变压器接入柔性接地装置；

所述柔性接地装置至少包括融冰模式；在融冰模式下，所述柔性接地装置向需要融冰的配电线路注入交流电流，实现对配电线路的融冰。

2.如权利要求1所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰系统，其特征在于，所述柔性接地装置包括依次串联的变压器、滤波单元、逆变桥和电源。

3.如权利要求2所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰系统，其特征在于，所述逆变桥为半桥结构或全桥结构。

4.基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，其特征在于，采用了如权利要求1-3任一项所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰系统；包括：

将需要融冰的配电线路停电；

需要融冰的配电线路末端接地；

设定需要融冰的配电线路所需注入的交流电流值，柔性接地装置通过接地回路注入交流电流，在交流电流下进行融冰。

5.如权利要求4所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，其特征在于，所述交流电流的频率不低于工频。

6.如权利要求5所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，其特征在于，通过提高所述交流电流的频率增加对需要融冰的配电线路的融冰距离。

7.如权利要求4所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，其特征在于，所述柔性接地装置还包括融冰模式；融冰过程中，实时检测所述柔性接地装置注入母线的交流电流有效值，以及融冰的配电线路出线处交流电流有效值；通过对比检测的两个不同位置处的交流电流有效值，判断是否切换到消弧补偿模式。

8.如权利要求7所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，其特征在于，对比检测的两个不同位置处的交流电流有效值的方式为：

其中，

为柔性接地装置注入母线的交流电流有效值，

为融冰的配电线路出线处交流电流有效值，Δ为阈值。

9.如权利要求8所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，其特征在于，当供电线路没有接地故障时，

等于

绝对值无法达到阈值；当发生接地故障后，

绝对值达到阈值时，柔性接地装置则切换到消弧补偿模式。

10.如权利要求4所述的基于柔性接地装置的配电线路融冰方法，其特征在于，所述柔性接地装置采用变电站中现有的柔性接地装置。

Images