1.本发明属于配电线路融冰技术领域，具体涉及一种配电线路不停电融冰方法。
背景技术：
2.近年来各类自然灾害，如冰灾、地震、洪水、山火等频繁发生，给电力系统安全稳定运行造成了巨大威胁。在电力系统遭受的各种自然灾害中，冰灾是电力系统最为严重的灾害之一。相较于其它事故，冰灾给电网造成的损失往往更为严重，轻则发生冰闪、重则造成倒塔(杆)、断线，甚至造成电网大面积瘫痪。因此，电力系统在工程运行中如何解决电网覆冰的问题，已成为一项重要的研究课题。
3.目前，综合国内外的除冰方法有30余种，大致上可分为自然脱冰法、机械除冰法和大电流融冰法3类。自然脱冰法是指不需要外界供给能量而仅靠自然力除冰防冰的方法。该方法设备投资少，简单易行，但是融冰效果差，效率低。机械除冰法是指利用各种机械动力，使覆冰层产生应力破坏，从导线上脱落。其主要包括外力敲打法、滑轮碾压铲刮法和电磁脉冲除冰法。外力敲打法由操作者现场处理。这种方法虽然简单易行，但只能清除少部分的覆冰，除冰速度慢、安全性差、工作量大、经济性差。滑轮碾压法主要利用加在滑轮上的力使导线弯曲，产生应力使覆冰破裂、脱落，但容易误损坏电力设备。电磁脉冲除冰法是通过给整流器施加触发脉冲，使电容器通过线圈产生强磁场放电激发电脉冲，从而在导线中产生涡流，在涡流磁场与线圈磁场的作用下导线表面的覆冰胀裂掉落。这种方法目前还不够成熟，未能投入实际应用中。大电流融冰法是利用电网已有的设备和输电能力，通过适当的技术措施进行线路的热力融冰。几种最主要的大电流融冰法包括过电流融冰法、交流短路电流融冰法、直流电流融冰法。这些方法都存在着很多的局限性以及实际操作困难等弊端。例如：过电流融冰法需要增加覆冰线路的负荷电流，会受到系统容量以及运行方式的限制，且不能融解避雷线和架空地线上的覆冰；交流短路电流融冰法耗电量大且需要修改保护定值，还需要在短路情况下保证系统安全和重要用户的供电，操作过程复杂、繁琐，对调度员要求高；直流电流融冰法需要专门的直流融冰装置，造价和维修成本高。
4.综上所述，目前大多数融冰方法都存在不足，且均针对输电线路，对中低压配电线路的融冰技术的研究较少，缺少具有经济性和适用性的融冰方法。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种配电线路不停电融冰方法，该方法有利于在不影响配电网正常运行的情况下实现配电线路的在线融冰，且融冰效率高，操作简单。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种配电线路不停电融冰方法，针对单相覆冰线路单独融冰，将电压控制装置挂接于覆冰线路末端的所需融冰相，将所需融冰相电压控制为零，使配电网产生对地电流并流过所需融冰相；针对三相覆冰线路同时融冰，将电压控制装置经接地变压器的中性点接入三相覆冰线路末端，将三相覆冰线路的任意一相电压控制为零，使配电网产生对地电流并流过三相覆冰线路；将融冰装置连接于覆冰线
路首端，控制融冰装置对外呈现对地电容特性，并调节融冰装置输入电流的大小，增大配电网对地电容，从而增大流过单相所需融冰线路或三相所需融冰线路的零序对地电流，使单相覆冰线路单独融冰时所需融冰相流过的对地电流或三相覆冰线路同时融冰时三相覆冰线路流过的对地电流达到融冰需求；融冰装置流过容性无功电流，无需消耗有功功率；融冰过程不影响配电网正常运行，融冰结束后恢复相电压，对任意覆冰线路均可实行相同操作。
7.进一步地，针对单相覆冰线路单独融冰，挂接于覆冰线路末端所需融冰相的电压控制装置为人工金属性单相接地故障发生装置，或电力变流器装置；其中，所述人工金属性单相接地故障发生装置连接于覆冰线路末端所需融冰相与大地之间，人为对所需融冰相作单相金属性接地故障操作，将所需融冰相电压控制为零；所述电力变流器装置连接于覆冰线路末端所需融冰相与大地之间，通过控制电力变流器的输出，将所需融冰相电压控制为零。
8.进一步地，针对三相覆冰线路同时融冰，连接于三相覆冰线路末端的电压控制装置为电力变流器装置，所述电力变流器装置一端接于大地，另一端经接地变压器的中性点接入三相覆冰线路末端，通过控制电力变流器的输出，将三相覆冰线路的任意一相电压控制为零。
9.进一步地，针对单相覆冰线路单独融冰，挂接于覆冰线路末端所需融冰相的电压控制装置将所需融冰相电压控制为零，配电网因三相电压不对称而产生零序对地电流，所述零序对地电流通过覆冰线路末端所需融冰相的电压控制装置形成回路，并流过所需融冰相，促进所需融冰相冰层融化；针对三相覆冰线路同时融冰，连接于三相覆冰线路末端的电压控制装置将三相覆冰线路的任意一相电压控制为零，配电网因三相电压不对称而产生零序对地电流，所述零序对地电流通过三相覆冰线路末端的电压控制装置形成回路，并流过三相覆冰线路，促进三相覆冰线路的冰层融化；配电网对地电容电流计算公式为：
[0010][0011]
其中，为配电网对地电容电流，为将电压控制为零的所需融冰相所对应的相电源电压，ω为电网工频角频率，c
σ
为配电网对地电容。
[0012]
进一步地，连接于覆冰线路首端的融冰装置为电力变流器装置，所述电力变流器装置挂接于覆冰线路首端的任意一相与大地之间，或一端接于大地，另一端经接地变压器的中性点接入覆冰线路首端；控制融冰装置输入电流的相位超前于其并网点电压的相位90度，对外呈现对地电容特性，无需消耗有功功率，并调节融冰装置输入电流的大小，增大配电网对地电容，即增大配电网零序对地电流，从而增大流过单相所需融冰线路或三相所需融冰线路的零序对地电流，使单相覆冰线路单独融冰时所需融冰相流过的对地电流或三相覆冰线路同时融冰时三相覆冰线路流过的对地电流达到融冰需求。
[0013]
进一步地，配电网对地电流属于零序分量，由于线路零序阻抗远大于其正序阻抗，因此零序对地电流在覆冰线路的发热量远大于以负荷电流为主的正序电流在覆冰线路的发热量，从而促进覆冰线路的冰层融化。
[0014]
进一步地，将配电网的一相电压控制为零后，配电网因三相电压不对称而产生零序对地电流，若所述配电网为谐振接地系统，此时流过单相所需融冰线路或三相所需融冰线路的零序对地电流因消弧线圈补偿而变得很小，无法满足融冰需求；若所述配电网为不
接地系统，配电网产生的零序对地电流将流过单相所需融冰线路或三相所需融冰线路，从而促进线路冰层融化，但该电流仍无法满足快速融冰需求；因此，通过灵活控制覆冰线路首端的融冰装置对外呈现对地电容特性，并调节流过其的容性对地电流大小，增大配电网的零序对地电流，从而增大流过单相所需融冰线路或三相所需融冰线路的零序对地电流，使该电流达到快速融冰需求；所述融冰装置输入容性电流的计算公式为：
[0015][0016]
其中，为流过融冰装置的容性无功对地电流，im为线路临界融冰电流，θ为配电网对地电容电流的初相角，k为常数且k≥0，具体大小根据融冰时间需求和配电网接地方式确定。
[0017]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0018]
1、本方法可对单相覆冰线路单独融冰或对三相覆冰线路同时融冰，且可根据融冰需求灵活调整融冰所需时间，在实现融冰的过程中，无需切除负荷及线路，不影响配电网正常运行，保障了电网供电的可靠性。
[0019]
2、本方法通过控制配电网的一相电压为零，充分利用配电网自身零序对地电流促进融冰；通过覆冰线路首端的融冰装置灵活调节并增大配电网零序对地电流实现融冰，且融冰装置无需消耗有功功率，对任意覆冰线路均可实行相同操作。
附图说明
[0020]
图1为本发明实施例中配电网不停电融冰拓扑图；
[0021]
图2为本发明实施例中单相覆冰线路单独融冰时电压控制装置流过的零序对地电流；
[0022]
图3为本发明实施例中单相覆冰线路单独融冰时三相线路流过的电流；
[0023]
图4为本发明实施例中三相覆冰线路同时融冰时电压控制装置流过的零序对地电流；
[0024]
图5为本发明实施例中三相覆冰线路同时融冰时三相覆冰线路流过的电流；
[0025]
图6为本发明实施例中配电网不停电融冰实验波形。
具体实施方式
[0026]
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0027]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029]
如图1所示，本实施例提供了一种配电线路不停电融冰方法，针对单相覆冰线路单独融冰，将电压控制装置挂接于覆冰线路末端的所需融冰相，将所需融冰相电压控制为零，
使配电网产生对地电流并流过所需融冰相；针对三相覆冰线路同时融冰，将电压控制装置经接地变压器的中性点接入三相覆冰线路末端，将三相覆冰线路的任意一相电压控制为零，使配电网产生对地电流并流过三相覆冰线路；将融冰装置连接于覆冰线路首端，控制融冰装置对外呈现对地电容特性，并调节融冰装置输入电流的大小，增大配电网对地电容，从而增大流过单相所需融冰线路或三相所需融冰线路的零序对地电流，使单相覆冰线路单独融冰时所需融冰相流过的对地电流或三相覆冰线路同时融冰时三相覆冰线路流过的对地电流达到融冰需求；融冰装置流过容性无功电流，无需消耗有功功率；融冰过程不影响配电网正常运行，融冰结束后恢复相电压，对任意覆冰线路均可实行相同操作。
[0030]
在本实施例中，通过仿真软件对本方法的有效性进行了验证。在图1所示的中性点非有效接地配电网中，对覆冰线路(馈线4)进行不停电融冰。在本实施例中，针对单相覆冰线路单独融冰，将电压控制装置挂接于覆冰线路末端的所需融冰相与大地之间，该电压控制装置为人工金属性单相接地故障发生装置或为电力变流器装置，该电力变流器装置为级联h桥多电平变流器。针对三相覆冰线路同时融冰，将电压控制装置一端接于大地，另一端经接地变压器的中性点接入三相覆冰线路末端，该电压控制装置为电力变流器装置，该电力变流器装置为级联h桥多电平变流器。覆冰线路首端的融冰装置为电力变流器装置，该电力变流器装置为级联h桥多电平变流器。如图2和3所示，单相覆冰线路单独融冰时，在0.05s时刻将所需融冰相电压控制为零，配电网因三相电压不对称而产生零序对地电流，该零序对地电流通过覆冰线路末端所需融冰相的电压控制装置形成回路，并流过所需融冰相，促进所需融冰相冰层融化，但该零序电流过小，通常无法达到融冰需求。因此，在0.15s时刻控制覆冰线路首端的融冰装置对外呈现对地电容特性，并调节其输入电流的大小，增大配电网对地电流，从而增大所需融冰相的零序电流，使该电流达到融冰需求，可实现单相覆冰线路单独融冰。如图4和5所示，三相覆冰线路同时融冰时，在0.05s时刻将三相覆冰线路的任意一相电压控制为零，配电网因三相电压不对称而产生零序对地电流，该零序对地电流通过三相覆冰线路末端的电压控制装置形成回路，并流过三相覆冰线路，同时促进三相覆冰线路的冰层融化，但该零序电流过小，通常无法达到融冰需求。因此，在0.15s时刻，控制覆冰线路首端的融冰装置对外呈现对地电容特性，并调节其输入电流的大小，增大配电网对地电流，从而增大流过三相所需融冰线路的零序电流，使该电流达到融冰需求，可实现三相覆冰线路同时融冰。
[0031]
在本实施例中，融冰装置容性输入电流的计算公式具体为：
[0032][0033]
其中，为流过覆冰线路首端融冰装置的容性无功对地电流，im为线路临界融冰电流，θ为配电网对地电容电流的初相角，k为常数且k≥0，k与融冰时间有关，可根据特定融冰时间需求调整k值大小。在本实施例中，当k＝1时，所需融冰时间为60分钟。
[0034]
在本实施例中，通过物理实验平台对本方法的有效性进行了验证。图6中实验结果表明，本发明所提方法能够有效增大单相所需融冰线路或三相所需融冰线路的零序电流大小，实现配电线路不停电快速融冰，且k越大，融冰装置提供的容性电流越大，所需的融冰时间越短。
[0035]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任
何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。