电力设施的共振除冰装置和除冰方法
【技术领域】
[0001]
本发明装置涉及一种电力设施的除冰装置和除冰方法，特别适用于高压输电线路的除冰装置和方法
【背景技术】
[0002]国民经济又好又快发展需要安全可靠的电力供应，而可靠的电力供应更需要一个坚强的电网作为保证。我国幅员辽阔，地形地貌复杂，山地丘陵占43%、高原占26%、盆地占19%。平原仅占12%。大部分特高压输电线路将穿过污秽、高海拔、覆冰雪、等气候条件极为恶劣复杂的地区，覆冰成为威胁输电线路安全运行的重大隐患。
[0003]2008年1-2月，我国南方发生特大冰灾，在此次冰灾中，共有15座500KV变电站、86座220KV变电站全站停电；119条500KV电力线路、343条220KV线路停运；500KV杆塔倒塔678基、受损295基，220KV杆塔倒塔1432基、受损586基。以湖南郴州为例，冰灾引发的电力系统故障造成了将近I个月的停电，给当地造成路巨大的经济损失，输电线路覆冰已经成为影响世界各国电网安全运行的重要因素之一。
[0004]目前世界上对于电力设施的除冰方法可划分为两类:热力融冰法和机械除冰法；热力融冰是指通过整流装置采取直流输电，利用焦耳热效应使导线发热，消除线路融冰危害；机械除冰法主要包括使用工具敲击电力设施上覆冰使其脱落或是利用绝缘绳与导线见摩擦除冰。
[0005]迄今为止，工程中对于输电线路中绝缘子覆冰问题采取的解决方法都是断电后人工攀爬上供电塔，使用除冰工具手动除冰。断电后产生的经济损失和除冰人员在操作过程中的人身安全都是很严重的问题
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种电力设施的共振除冰装置和除冰方法，除冰彻底且速度快，在不影响输电线路工作的情况下，能够清除绝缘子上的覆冰。
[0007]本发明采用以下技术方案:
本发明采用共振除冰方法，振动电机上安装有冰层固有频率采集传感器，传感器采集到的信号经信号过滤放大器传送给中央电脑控制器，中央电脑控制器根据测得的信号设置调频器来改变电机的转速从而使电机的振动频率与冰层的固有频率相同，使冰块发生共振，并最终从绝缘子上脱落，消除覆冰危害
整套装置安装于输电杆塔之上，考虑便利性，装置需加装光伏太阳能板与蓄电池，利用蓄电池中储存的电能为装置提供电能。
[0008]从物理学角度出发，要把某一物体震碎，使用共振为最省力方式，所以振动电机的振动力可以较小。同时因杆塔、导线、绝缘子的固有频率与冰块的固有频率不同，在采取共振除冰时，电力设施所受的影响较小，可以较好的保护电力设施。
[0009]由于输电线路需要穿过高山、峡谷等无人区域，不利于采取人工巡线的方式检测绝缘子覆冰。因此冰层固有频率采集传感器上加装有压力传感器、温度传感器。温度传感器、压力传感器通过反馈信号，判断覆冰是否发生，来启动除冰电路。固有频率采集器还带有覆冰监测功能。
[0010]为了使该发明装置在电力设施变电站安全运行，整个装置需要外绝缘并防水处理。
【附图说明】
[0011]图1所示本发明装置由检测模块、电能供应模块和除冰模块三部分组成。
[0012]检测模块包含:冰层固有频率采集器1、信号过滤放大器2、中央电脑控制器3。固有频率采集器上有固有频率采集仪，可以测得冰块的固有频率。同时固有频率采集器I上还安装有压力传感器和温度传感器。通过温度、压力传感器可以判断覆冰是否发生。中央电脑控制器通过反馈信号来输出高低电平，以驱动继电器的关断。
[0013]电能供应模块包含:光伏太阳能板、蓄电池、逆变器7、滤波器6。用以向调频电路提尚标准频率的电源。
[0014]除冰模块包含:可调频振动电机4、带继电功能的调频器5。用以改变振动电机的振动频率。
【具体实施方式】
[0015]当发生覆冰现象后，通过加装在固有频率采集器I上的感应装置获得实际覆冰的固有频率。将所获得的覆冰固有频率信号通过信号过滤放大器2进行过滤和放大后，沿信号线路传递给中央电脑控制器3。中央电脑控制器3根据反馈来的冰层固有频率，一方面启动带继电功能的变频器5，使通过蓄电池蓄积的电能得到释放，来推动振动电机4开始工作。另一方面调节带继电功能的变频器5，使振动电机的固有频率与覆冰的固有频率一致，以此来使覆冰发生共振，破碎，从电力设施上脱落。
【主权项】
1.电力设施的共振除冰装置和除冰方法，包括检测模块、电能供应模块和除冰模块三部分组成；特征在于:检测模块可以判断覆冰是否发生，以及覆冰发生后所检测冰层固有频率值，并控制除冰电机的关断以及工作频率；电能供应模块用以向检测模块和除冰电机模块提供标准交流电能；除冰模块内的可调频振动电机能够以不同频率对冰层进行震动。2.根据权利要求1所述的电力设施共振除冰装置和除冰方法，其特征在于:检测模块包含:固有频率采集器、压力传感器、温度传感器、中央电脑控制器。3.根据权利要求1所述电力设施共振除冰装置和除冰方法，其特征在于:通过压力传感器和温度传感器判断覆冰是否发生，通过固有频率采集器收集所监测覆冰的固有频率，通过信号线路将“覆冰发生信号”和“覆冰固有频率值”发送给中央电脑控制器。4.根据权利要求1所述的电力设施共振除冰装置和除冰方法，其特征在于:电能供应模块包含:光伏太阳能板、蓄电池、逆变器、滤波器。5.根据权利要求1所述的电力设施共振除冰装置和除冰方法，其特征在于:通过光伏太阳能板收集太阳能进行发电，将电能储存于蓄电池内，通过逆变装置将蓄电池发出的直流电逆变为交流电，运用滤波器滤除所需频率之外的干扰频率，向电机提供纯净的电源。6.根据权利要求1所述的电力设施共振除冰装置和除冰方法，其特征在于:除冰模块包括带继电功能的变频器和可调频振动电机。7.根据权利要求1所述的电力设施共振除冰装置和除冰方法，其特征在于:带继电功能的变频器受中央电脑控制器关断和启动，当由于覆冰而使其启动后，根据中央电脑控制器发送的固有频率信号，来调节输出电流的频率，从而改变振动电机的振动频率，使振动电机的震动频率与电力设施的覆冰固有频率一致，从而使覆冰发生共振破碎，从电力设施上脱落。
【专利摘要】本发明公开了一种电力设施的共振除冰装置和除冰方法，基于共振原理来消除电力设施覆冰危害。装置由检测模块、电能供应模块和除冰模块三部分组成。通过安装在检测装置上的压力传感器、温度传感器判断覆冰发生与否，通过固有频率采集器获得覆冰的固有频率。控制器根据检测器反馈的信号控制振动电机的开启，并通过变频器调节振动电机的振动频率使振动频率与覆冰固有频率一致。使冰块发送共振，消除覆冰危害。整套装置所需电能由光伏蓄电池提供，利用整流、滤波器件向装置提供纯净电能。
【IPC分类】H02G7/16, H02G1/02
【公开号】CN105207160
【申请号】CN201510711533
【发明人】张程嘉, 刘定乾, 刘友波
【申请人】四川大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月28日