CN204760975U - 一种自带电源的配电线路直流融冰装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自带电源的配电线路直流融冰装置，它包括汽油发电机，三相全波整流器，滤波电路，开关电源，电压电流检测电路，直流输出电压端，控制及保护电路和辅助电源；开关电源包括换向电容器、过电压保护器、绝缘栅双极型晶体管、中频变压器和整流装置；本实用新型将中频汽油发电机与开关电源组装在一起，采用开关频率为20～30kHz绝缘栅双极型晶体管，使得一种自带电源的配电线路直流融冰装置重量减少到90kg以下，体积减少到1.1X0.4X0.5m³以下。本实用新型装置底部配有滑轮，适合两人在山间携带运输，便于人工携带至交通不方便的地区实施配网线路的融冰，以提高配网线路安全运行水平。

Description

一种自带电源的配电线路直流融冰装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力输电领域，尤其是直流电源融冰电源供给方法及装置。主要用于现有配电线路覆冰时进行融冰处理。

背景技术

我国南方的广西、贵州、湖南等地区，输电线路容易在冬季遭受覆冰灾害，引发大范围停电事故。覆冰灾害中，其中配网线路，由于分布广泛，多数处于微地形区域，更易遭受冰冻灾害的影响。例如，2008年的中国南方地区冰灾，大量的配网输电线路线路倒杆、断线，累计发生倒杆超过数十万基，断线30多万处，由此造成大量用户供电中断，短时间内难以恢复。2008年以后，固定式融冰装置和直流融冰车已在电网区开发部署，对110kV及以上主网线路的抗冰融冰工作提供了强大的技术保障，但是这些装置仅是交直流变换装置，须靠变电站提供专门交流电源。但长期以来高寒地区配电线路防冰抗冰工作一直停留在以人工除冰为主的水平，存在技术措施落后，劳动生产率低下，现场作业安全风险高等一系列问题，迫切需要开发一种自带电源的配电线路直流融冰装置，以便满足交通不方便的地区实施配网线路的融冰需求。

实用新型内容

针对现有技术不能适应配网融冰要求的缺陷，提供一种重量轻，底部配有滑轮，适合两人在山间携带运输，便于人工携带至交通不方便的地区实施配网线路的融冰的一种自带电源的配电线路直流融冰装置。

本实用新型专利为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种自带电源的配电线路直流融冰装置，其特征在于：装置包括汽油发电机，三相全波整流器，滤波电路，开关电源，电压电流检测电路，直流输出电压端，控制及保护电路和辅助电源；所述汽油发电机包括主绕组和辅助绕组，汽油发电机的主绕组输出端连接三相全波整流器的输入端，三相全波整流器的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接开关电源的输入端，开关电源的输出端连接电压电流检测电路的输入端，电压电流检测电路的输出端连接直流输出电压端；汽油发电机的辅助绕组输出端连接辅助电源的输入端，辅助电源的输出端连接控制及保护电路的电源端，控制及保护电路的输出端与开关电源连接，控制及保护电路的输出端还和电压电流检测电路连接。

所述开关电源包括换向电容器、过电压保护器、绝缘栅双极型晶体管、中频变压器和整流装置；所述滤波电路的输出端连接换向电容器的输入端，换向电容器的输出端连接过电压保护器的输入端，过电压保护器的输出端连接绝缘栅双极型晶体管的输入端，绝缘栅双极型晶体管的输出端连接中频变压器的输入端，中频变压器的输出端连接整流装置的输入端。

所述控制及保护电路包括PCB电路板、电压电流反馈器和过热保护器；所述PCB电路板的输出端连接换电压电流反馈器的输入端，电压电流反馈器的输出端连接电压电流检测电路的输入端，PCB电路板与过热保护器连接，PCB电路板与辅助电源连接，PCB电路板与所述的开关电源的绝缘栅双极型晶体管的栅极、发射极连接。

所述换向电容器包括换向电容C1、换向电容C2；所述过电压保护器包括压敏电阻RY1、电容C3、电阻R1、电容C4、电阻R2；所述绝缘栅双极型晶体管包括绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2；所述中频变压器是带中心抽头的中频变压器T1；所述整流装置包括二极管D1、二极管D2、电抗器L1及滤波电容LB1；所述换向电容C1与换向电容C2串联，换向电容C1的另一端与电源正极连接，换向电容C2的另一端与电源负极连接；电容C3、电阻R1、电容C4、电阻R2串联，电容C3的另一端与电源正极连接，电阻R2的另一端与电源负极连接；绝缘栅双极型晶体管V1与绝缘栅双极型晶体管V2串联，绝缘栅双极型晶体管V1的另一端与电源正极连接，绝缘栅双极型晶体管V2的另一端与电源负极连接；压敏电阻RY1一端与电源正极连接，压敏电阻RY1另一端与电源负极连接。换向电容C1与换向电容C2之间设有连接点w，电阻R1、电容C4之间设有连接点y，绝缘栅双极型晶体管V1与绝缘栅双极型晶体管V2之间设有连接点x，连接点w与变压器T1初级线圈的一端连接，连接点x、y与变压器T1初级线圈的另一端连接，二极管D1、二极管D2的负极性端并联后与电抗器L1的一端连接，二极管D1、二极管D2的正极性端分别与变压器T1次级线圈的两端连接，滤波电容LB1的一端连接到变压器T1次级线圈的中心抽头端，构成直流输出的负极性端，滤波电容LB1的另一端与电抗器L1的另一端连接构成直流输出的正极性端；绝缘栅双极型晶体管V1的栅极、发射极与PCB电路板连接，绝缘栅双极型晶体管V2的栅极、发射极与PCB电路板连接。

所述的绝缘栅双极型晶体管开关频率(11)为20～30kHz。

装置底部设有滑轮。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的开关电源由换向电容器、过电压保护器、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、带中心抽头的中频变压器、两组单相整流装置组成，使得一种自带电源的配电线路直流融冰装置输出电流稳定、可控制性能强等特点，可满足不同截面配电线路融冰需求。将中频汽油发电机与开关电源组装在一起，使得一种自带电源的配电线路直流融冰装置重量减少到90kg以下，体积减少到1.1X0.4X0.5m³以下。采用开关频率为20～30kHz绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，使得逆变整流回路的变压器、滤波器体积和重量大大降低。装置底部配有滑轮，适合两人在山间携带运输，便于人工携带至交通不方便的地区实施配网线路的融冰，以提高配网线路安全运行水平。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种自带电源的配电线路直流融冰装置的结构示意图；

图2是本实用新型所述的开关电源的结构示意图；

图3是本实用新型所述的控制及保护电路的结构示意图；

图4是开关电源的原理图。

图中，汽油发电机1，三相全波整流器2，滤波电路3，开关电源4，电压电流测量装置5，直流输出电压端6，控制及保护电路7，辅助电源8，换向电容器9，过电压保护器10，绝缘栅双极型晶体管11，中频变压器12，整流装置13，PCB电路板14，电压电流反馈器15，过热保护器16.

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步说明：

如图1～图4所示，一种一种自带电源的配电线路直流融冰装置，它由汽油发电机1，三相全波整流装置2，滤波电路3，开关电源4，电压电流检测电路5，直流输出电压端6，控制及保护电路7，辅助电源8组成。其中汽油发电机1的主绕组输出端通过三相电缆连接至三相全波整流器2的输入端。三相全波整流器2的输出端通过两条电缆连接至滤波电路3的输入端，滤波电路3的输出端通过两条电缆连接至开关电源4的输入端，开关电源4的输出端通过两条电缆连接至电压电流检测电路5的输入端，电压电流检测电路5的输出端通过两条电缆连接至直流输出电压端6。汽油发电机1的辅助绕组输出端通过两条电缆连接至辅助电源8的输入端，辅助电源8的输出端通过两条电缆连接至控制及保护电路7的电源端，控制及保护电路7的输出端通过四条电缆连接至开关电源4的两组绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的控制端、控制及保护电路7的输出端通过条电缆与电压电流检测电路5的测量端口连接。

其中，开关电源4包括换向电容器9、过电压保护器10、绝缘栅双极型晶体管11、中频变压器12、整流装置13。所述滤波电路3的输出端通过两条电缆连接至换向电容器9的输入端，换向电容器9的输出端通过两条电缆连接至过电压保护器10的输入端，过电压保护器10的输出端通过两条电缆连接至绝缘栅双极型晶体管11的输入端，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)11的输出端通过两条电缆连接中频变压器12的输入端，中频变压器12的输出端通过三条电缆连接至整流装置13的输入端。

其中，控制及保护电路7包括PCB电路板14、电压电流反馈器15、过热保护器16；所述PCB电路板14的输出端连接换电压电流反馈器15的输入端，电压电流反馈器15的输出端连接电压电流检测电路9的输入端，PCB电路板14通过2条电缆与过热保护器16连接，PCB电路板14电源通过2条电缆与辅助电源12连接，PCB电路板14与开关电源4的绝缘栅双极型晶体管栅极、发射极连接。

所述换向电容器(9)包括换向电容C1、换向电容C2；所述过电压保护器(10)包括压敏电阻RY1、电容C3、电阻R1、电容C4、电阻R2；所述绝缘栅双极型晶体管(11)包括绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2；所述中频变压器(12)是带中心抽头的中频变压器T1；所述整流装置(13)包括二极管D1、二极管D2、电抗器L1及滤波电容LB1；所述换向电容C1与换向电容C2串联，换向电容C1的另一端与电源正极连接，换向电容C2的另一端与电源负极连接；电容C3、电阻R1、电容C4、电阻R2串联，电容C3的另一端与电源正极连接，电阻R2的另一端与电源负极连接；绝缘栅双极型晶体管V1与绝缘栅双极型晶体管V2串联，绝缘栅双极型晶体管V1的另一端与电源正极连接，绝缘栅双极型晶体管V2的另一端与电源负极连接；压敏电阻RY1一端与电源正极连接，压敏电阻RY1另一端与电源负极连接。换向电容C1与换向电容C2之间设有连接点w，电阻R1、电容C4之间设有连接点y，绝缘栅双极型晶体管V1与绝缘栅双极型晶体管V2之间设有连接点x，连接点w与变压器T1初级线圈的一端连接，连接点x、y与变压器T1初级线圈的另一端连接，二极管D1、二极管D2的负极性端并联后与电抗器L1的一端连接，二极管D1、二极管D2的正极性端分别与变压器T1次级线圈的两端连接，滤波电容LB1的一端连接到变压器T1次级线圈的中心抽头端，构成直流输出的负极性端，滤波电容LB1的另一端与电抗器L1的另一端连接构成直流输出的正极性端；绝缘栅双极型晶体管V1的栅极、发射极与PCB电路板(14)连接，绝缘栅双极型晶体管V2的栅极、发射极与PCB电路板(14)连接。

本实用新型的工作原理：汽油发电机1输出600Hz左右的三相中频交流电；三相全波整流器2将中频汽油发电机1发出的三相交流电变换成六脉动300～500V直流电压；滤波电路3采用电抗器及电解电容器对三相六脉动直流进行滤波。开关电源4将300～500V直流电压逆变降压为20～60V直流电压，为配网线路融冰提供电源；电压电流检测电路5为控制及保护电路7提供电压电流反馈参数；直流输出电压端6为配网线路融冰提供电流连接端口。辅助电源8为控制及保护电路7提供电源，控制及保护电路7的B1、E1、B2、E2端为开关电源4的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)提供控制信号。

开关电源4的原理图如图4，C1、C2是换向电容，因C1、C2容量相等且串联，每个电容充有约250V直流电压。当V1触发导通时，电源+(C1正端)、V1、变压器初级线圈m端、n端、C1(-)流过电流，次级线圈s端(+)、o端(-)感应电压，经过二极管D1整流、电抗器L1及滤波电容LB1滤波输出60V直流电压；当V2触发导通时，C2(+)端、变压器初级线圈n端、m端、V2、C2(-)端流过电流，次级线圈t端(+)、o端(-)感应电压，经过二极管D2整流、电抗器L1及滤波电容LB1滤波输出60V直流电压。通过调节V1、V2通与断的控制，可以直流输出电压的大小。

虽然上述结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，本领域技术人员在本实用新型的技术方案的基础上，不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种自带电源的配电线路直流融冰装置，其特征在于：装置包括汽油发电机(1)，三相全波整流器(2)，滤波电路(3)，开关电源(4)，电压电流检测电路(5)，直流输出电压端(6)，控制及保护电路(7)和辅助电源(8)；所述汽油发电机(1)包括主绕组和辅助绕组，汽油发电机(1)的主绕组输出端连接三相全波整流器(2)的输入端，三相全波整流器(2)的输出端连接滤波电路(3)的输入端，滤波电路(3)的输出端连接开关电源(4)的输入端，开关电源(4)的输出端连接电压电流检测电路(5)的输入端，电压电流检测电路(5)的输出端连接直流输出电压端(6)；汽油发电机(1)的辅助绕组输出端连接辅助电源(8)的输入端，辅助电源(8)的输出端连接控制及保护电路(7)的电源端，控制及保护电路(7)的输出端与开关电源(4)连接，控制及保护电路(7)的输出端还和电压电流检测电路(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种自带电源的配电线路直流融冰装置，其特征在于:所述开关电源(4)包括换向电容器(9)、过电压保护器(10)、绝缘栅双极型晶体管(11)、中频变压器(12)和整流装置(13)；所述滤波电路(3)的输出端连接换向电容器(9)的输入端，换向电容器(9)的输出端连接过电压保护器(10)的输入端，过电压保护器(10)的输出端连接绝缘栅双极型晶体管(11)的输入端，绝缘栅双极型晶体管(11)的输出端连接中频变压器(12)的输入端，中频变压器(12)的输出端连接整流装置(13)的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种自带电源的配电线路直流融冰装置，其特征在于:所述控制及保护电路(7)包括PCB电路板(14)、电压电流反馈器(15)和过热保护器(16)；所述PCB电路板(14)的输出端连接换电压电流反馈器(15)的输入端，电压电流反馈器(15)的输出端连接电压电流检测电路(9)的输入端，PCB电路板(14)与过热保护器(16)连接，PCB电路板(14)与辅助电源(8)连接，PCB电路板(14)与所述的开关电源(4)的绝缘栅双极型晶体管(11)的栅极、发射极连接。

4.根据权利要求2所述的一种自带电源的配电线路直流融冰装置，其特征在于:所述换向电容器(9)包括换向电容C1、换向电容C2；所述过电压保护器(10)包括压敏电阻RY1、电容C3、电阻R1、电容C4、电阻R2；所述绝缘栅双极型晶体管(11)包括绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2；所述中频变压器(12)是带中心抽头的中频变压器T1；所述整流装置(13)包括二极管D1、二极管D2、电抗器L1及滤波电容LB1；所述换向电容C1与换向电容C2串联，换向电容C1的另一端与电源正极连接，换向电容C2的另一端与电源负极连接；电容C3、电阻R1、电容C4、电阻R2串联，电容C3的另一端与电源正极连接，电阻R2的另一端与电源负极连接；绝缘栅双极型晶体管V1与绝缘栅双极型晶体管V2串联，绝缘栅双极型晶体管V1的另一端与电源正极连接，绝缘栅双极型晶体管V2的另一端与电源负极连接；压敏电阻RY1一端与电源正极连接，压敏电阻RY1另一端与电源负极连接；换向电容C1与换向电容C2之间设有连接点w，电阻R1、电容C4之间设有连接点y，绝缘栅双极型晶体管V1与绝缘栅双极型晶体管V2之间设有连接点x，连接点w与变压器T1初级线圈的一端连接，连接点x、y与变压器T1初级线圈的另一端连接，二极管D1、二极管D2的负极性端并联后与电抗器L1的一端连接，二极管D1、二极管D2的正极性端分别与变压器T1次级线圈的两端连接，滤波电容LB1的一端连接到变压器T1次级线圈的中心抽头端，构成直流输出的负极性端，滤波电容LB1的另一端与电抗器L1的另一端连接构成直流输出的正极性端；绝缘栅双极型晶体管V1的栅极、发射极与控制及保护电路(7)连接，绝缘栅双极型晶体管V2的栅极、发射极与控制及保护电路(7)连接。

5.根据权利要求2所述的一种自带电源的配电线路直流融冰装置，其特征在于:所述的绝缘栅双极型晶体管开关频率(11)为20～30kHz。

6.根据权利要求1所述的一种自带电源的配电线路直流融冰装置，其特征在于:装置底部设有滑轮。