专利名称：一种多功能直流融冰自动转换电路及其转换方法
技术领域：
本发明是一种多功能直流融冰自动转换电路及其转换方法，特别是一种涉及能够实现晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电抗器(TSR)、直流融冰及其等效试验功能相互自动转换的电路及其转换方法，属于高压及特高压电网输电线路直流融冰应用的创新技术。
背景技术：
输电线路在冬季覆冰严重威胁电力系统的安全运行。由于导线上增加了冰载荷， 对导线、铁塔和金具都会带来一定的机械损坏，覆冰严重时会断线、倒杆塔，导致大面积停电事故，对国民经济造成重大损失。随着全球气候的不断恶化，冰灾对输电线路造成的危害越发严重。特别是2008年初的冰灾，对我国电网造成了巨大的损失。国内外研究融冰的几种思路为将电能转化为热能融冰；将电能转化为机械能以破坏输电线上的覆冰的物理结构，达到使覆冰脱落的目的；直接破坏物理结构的机械法除冰。我国自上世纪70年代以来就一直在220kV以下线路上采用交流短路方法对严重覆冰线路进行融冰，对防止冰灾起到了一定的作用。由于交流融冰需要很高的热量，且交流线路存在电抗，致使220kV及以下线路融冰时要求的融冰电源容量是线路实际融冰功率的 5-10倍；对于500kV以上超高压和特高压交流输电线路融冰时要求的融冰电源容量是线路实际融冰功率的10-20倍。在实施交流电流短路融冰时往往存在融冰电源容量远远不足的问题。因此，对于500 kV或更高电压等级输电线来说，由于难以找到满足要求的融冰电源， 采用交流短路融冰方案不可行。由于交流短路融冰法的局限，国际上自上世纪80年代开始就一直在探讨直流融冰的可能和开发直流融冰装置。1998年的北美冰风暴灾难后，魁北克水电局与AREVA公司合作开发了一套直流融冰装置，该装置装设于魁北克的L6vis变电站，2008年完成现场调试。但是到目前为止，该装置还没有用于过实际融冰。2008年冰灾后，我国电力科技工作者自主进行了直流融冰技术及装置的研发，成功研发出了具有完全自主知识产权的大功率直流融冰装置，主要包括带专用整流变压器、 不带专用整流变压器和车载移动式等多种型式，进而在全国进行了推广应用。2011年1月，受持续低温雨雪凝冻天气影响，南方电网供电区域内贵州大部分地区、广西桂北地区、广东粤北地区和云南滇东北地区的输变电设施相继出现覆冰险情，先后导致1414条IOkV及以上线路、70个35kV及以上变电站停运。2011年次冰灾是继2008年之后南方电网遭遇的又一次特重冰灾。但与2008年多条线路断线倒塔、500kV主网架遭受重创、电网多处解列或孤网运行、大量减供负荷相比，本次冰灾期间未发生220kV及以上线路倒塔事故，未发生县级及以上城市停电事故，确保了电网安全稳定运行和电力正常供应。 2011年冰灾中，南方电网已经安装的19套直流融冰装置首次得到了全面实战检验，发挥了巨大的作用，累计对IlOkv及以上线路融冰227次，其中500kV线路40余次。鉴于直流融冰装置实际应用效果，我国电网企业从2011年开始又进行了新一轮的大规模推广应用。2009-2011年覆冰期中的实际应用中发现现有直流融冰装置存在需要优化的地方①换流器中饱和电抗器噪声较大；@对短线路融冰出现电流断续；i)需要接入输电线路才能进行融冰装置通流试验，既受电网运行方式限制，也给电网的正常运行造成影响。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种大大降低直流融冰装置运行时的噪声，使其多种模式能够实现相互自动转换，不需要接入输电线路即可完成直流融冰装置的通流试验，有效地解决日常运行维护问题的多功能直流融冰自动转换电路。本发明设计合理，方便实用。本发明的另一目的在于提供一种操作简单，使用方便的多功能直流融冰自动转换电路的转换方法。本发明的技术方案是本发明的多功能直流融冰自动转换电路，包括有至少一个由如下构件组成的分转换电路，该分转换电路包括有不带饱和电抗器的六脉动换流器R，电抗器Lla、Llb和Llc，电抗器L2a、L2b和L2c，三相刀闸Sacl、Sac2和Sac3，单相刀闸SVl、 SV2、SV3、SV4和SV5。分转换电路中不带饱和电抗器的六脉动换流器R与电抗器Lla、Lb、 Lc相连，与电抗器L2a、L12b、L2c相连；电抗器L2a、L2b、L2c通过三相刀闸Sacl与电抗器 Llc、Llb、Lla分别对应相连；三相刀闸Sac3 —端与不带饱和电抗器的六脉动换流器R—端相连，另一端短接；三相刀闸Sac2 —端与电抗器L2a、L2b、L2c相连，另一端短接；单相刀闸 SV1、SV2、SV3与不带饱和电抗器的六脉动换流器R中阀臂VI、V2、V3、V4、V5、V6相连，SV4 连接于电抗器L2b和L2c相间，SV5连接于电抗器L2a和L2c相间。上述转换电路中的六脉动换流器R不带饱和电抗器。上述转换电路中电抗器Lla、Lib和Llc的电感值为电抗器L2a、L2b、L2c的 0. 05-0. 2倍，电抗器Lla、Lib和Llc的额定电流值按融冰模式要求设计，电抗器L2a、L2b、 L2c的额定电流值按晶闸管控制电抗器(TCR)或晶闸管投切电抗器(TSR)模式要求设计。上述多功能六脉动直流融冰自动转换电路包括有一个分转换电路、直流侧转换刀闸Sdcl、Sdc2、Sdc3和SVdc4，隔离刀闸K，断路器QF，以及控制保护系统CP，直流侧转换刀闸Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路中三相刀间Sac3短接端相连；单相刀间Sdc3和Sdc4 并联后与分转换电路中三相刀闸Sac2短接端相连；分转换电路通过隔离刀闸K和断路器 QF 与变电站 35kV 或 1 OkV 母线相连，刀闸 Sac 1、Sac2、Sac3、K、SVl、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdc 1、 SdC2、SdC3、SdC4和断路器QF的位置信号及换流器交流侧电流信号Iva、lvb、lvc及直流侧电流信号Idp、Idn及直流侧电压信号Udp、Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。上述多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路包括有两个首尾串联连接的分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，Y/Y联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器T2，直流侧转换刀闸Sdcl、Sdc2、Sdc3和SVdc4，隔离刀闸K，断路器QF，以及控制保护系统CP，且两个分转换电路连接中点接地，分转换电路TCl与Y/Y联结变压器Tl相连，分转换电路TC2与Y Δ联结变压器Τ2相连；分转换电路TCl和TC2中不带饱和电抗器的六脉动换流器R通过三相刀间短接端首尾相连；直流侧转换刀间Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路TCl中三相刀间&ic2短接端相连；单相刀间Sdc3和Sdc4并联后与分转换电路TC2 中三相刀闸&ic2短接端相连；Y/Y联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器Τ2通过隔离刀闸K和断路器QF与变电站35kV或IOkV或220kV母线相连。刀闸Sacl、&ic2、Sac3、K、SV1、SV2、 SV3、SV4、SV5、Sdcl、Sdc2、SdC3、SdC4和断路器QF的位置信号及整流变阀侧电流信号Iyva、 Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb, Idvc 及网侧电流 Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、Idc 及直流侧电流信号 Idp、Idn、Idgn及直流侧电压信号Udp、Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。上述多功能并联型十二脉动直流融冰自动转换电路，其特征在于包括有两个并联的分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，Y/Y联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器Τ2，直流侧转换刀闸Sdcl、Sdc2、Sdc3和SVdc4，隔离刀闸K，断路器QF，以及控制保护系统CP，分转换电路TCl与Y/Y联结变压器Tl相连，分转换电路TC2与Y Δ联结变压器Τ2 相连；分转换电路TCl中三相刀间&ic2短接端和分转换电路TC2中三相刀间&ic3短接端相连；分转换电路TCl中三相刀间&ic3短接端和分转换电路TC2中三相刀间&ic3短接端相连；直流侧转换刀闸Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路TCl中三相刀闸&ic2短接端相连； 单相刀闸Sdc3和Sdc4并联后与分转换电路TC2中三相刀闸&ic2短接端相连；Y/Y联结变压器Τ1、Υ/ Δ联结变压器Τ2通过隔离刀闸K和断路器QF与变电站35kV或IOkV或220kV 母线相连。刀闸 Sacl、Sac2、Sac3、K、SV1、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4 和断路器QF的位置信号及整流变阀侧电流信号Iyva、Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb, Idvc及网侧电流 Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、Idc及直流侧电流信号Idp、Idn及直流侧电压信号Udp、Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。上述多功能并联型和串联型十二脉动直流融冰自动转换电路运行于融冰模式时为12脉动。本发明多功能自动转换电路的转换方法，包括如下转换模式
1)一去一回直流融冰模式(即A-B相导线串联融冰):三相刀闸Mcl断开，Sac2和&ic3 闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc2闭合，Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
2)二去一回直流融冰模式(即AB相导线并联后再与C相导线串联融冰):三相刀闸Mcl 断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SVl、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2和 Sdc4闭合，Sdc3断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
3)开路试验模式三相刀闸Mel断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
4)零功率试验模式三相刀闸^icl断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3 断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc4断开，Sdc2和Sdc3闭合；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
5)晶闸管控制电抗器(TCR)模式三相刀闸Sacl闭合，Sac2和Sac3断开；单相刀闸 SVU SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，SdcU Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K 和断路器QF闭合；
6)晶闸管投切电抗器(TSR)模式三相刀闸Sacl闭合，Sac2和Sac3断开；单相刀闸 SVU SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，SdcU Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K 和断路器QF闭合。上述一去一回直流融冰模式、二去一回直流融冰模式、开路试验模式和零功率试验模式中，电抗器Lla、Llb和Llc作为换相电抗器运行，电抗器L2a、L2b和L2c作为平波电抗器运行。上述晶闸管控制电抗器(TCR)模式中，电抗器Lla、Llb和Llc，电抗器L2a、L2b和 L2c作为相控电抗器运行。上述晶闸管投切电抗器(TSR)模式中，电抗器Lla、Llb和Llc，电抗器L2a、L2b和 L2c作为投切电抗器运行。本发明由于采用换流器中带有平波电抗器的结构，不需要接入输电线路即可完成直流融冰装置的通流试验，并使得直流融冰装置在不融冰时可转换为晶闸管控制电抗器 (TCR)或晶闸管控制电抗器(TSR)运行。本发明直流融冰装置中的换流器不带饱和电抗器， 大大降低直流融冰装置运行时的噪声；通过设置隔离刀闸，使得晶闸管控制电抗器、直流融冰及其等效试验功能等多种模式能够实现相互自动转换；不需要接入输电线路即可完成直流融冰装置的通流试验，有效地解决日常运行维护的问题。本发明能够实现晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管控制电抗器(TSR)、直流融冰及其等效试验功能相互自动转换的电路， 适用于高压及特高压电网输电线路的融冰，本发明的多功能直流融冰自动转换电路设计合理，方便实用。本发明的多功能直流融冰自动转换电路的转换方法操作简单，使用方便。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明专利进一步详细说明。图1为本发明多功能直流融冰自动转换电路中的一个分转换电路。图2为本发明包括有一个分转换电路的多功能六脉动直流融冰自动转换电路的原理接线图。图3为本发明包括有两个分转换电路串联的多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路的原理接线图。图4为本发明包括有两个分转换电路并联的多功能并联型十二脉动直流融冰自动转换电路的原理接线图。图5为本发明包括有一个分转换电路的多功能六脉动直流融冰自动转换电路接在220kV主变IOkV侧的实施例。图6为本发明包括有一个分转换电路的多功能六脉动直流融冰自动转换电路接在500kV主变35kV侧的实施例。图7为本发明包括有两个分转换电路串联的多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路接在220kV主变IOkV侧的实施例。
图8为本发明包括有两个分转换电路串联的多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路接在500kV主变35kV侧的实施例。图9为本发明包括有两个分转换电路串联的多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路接在500kV主变220kV侧的实施例。图10为本发明包括有两个分转换电路并联的多功能并联型十二脉动直流融冰自动转换电路接在500kV主变35kV侧的实施例。图 1 至图 10 中 Uab、Ubc、Uca 为 IOkV 或 35kV 或 220kV 母线三相电压，Iva、Ivb, Ivc, Iyva, Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb, Idvc 为换流器交流侧电流，Iya, Iyb, Iyc, Ida、Idb、Idc 为整流变网侧电流，Idp、Idn和Idgn直流侧电流，Udp, Udn为直流侧电压，K为交流侧隔离刀闸，QF为交流侧断路器，Kl为交流侧隔离刀闸，QFl为交流侧断路器，F为滤波器组。
具体实施例方式实施例
本发明的结构示意图如图1至图8所示，本发明的多功能直流融冰自动转换电路，包括有至少一个由如下构件组成的分转换电路，该分转换电路包括有不带饱和电抗器的六脉动换流器R，电抗器Lla、Lib和Llc，电抗器L2a、L2b和L2c，三相刀闸Sacl、Sac2和Sac3，单相刀闸SV1、SV2、SV3、SV4和SV5。分转换电路中不带饱和电抗器的六脉动换流器R与电抗器Lla、Lb、Lc相连，与电抗器L2a、L12b、L2c相连；电抗器L2a、L2b、L2c通过三相刀闸 Sacl与电抗器Lie、Lib、Lla分别对应相连；三相刀闸&ic3 —端与不带饱和电抗器的六脉动换流器R—端相连，另一端短接；三相刀间—端与电抗器L2a、L2b、L2c相连，另一端短接；单相刀闸SVl、SV2、SV3与不带饱和电抗器的六脉动换流器R中阀臂VI、V2、V3、V4、 V5、V6相连，SV4连接于电抗器L2b和L2c相间，SV5连接于电抗器Ua和L2c相间。上述多功能六脉动直流融冰自动转换电路包括有一个分转换电路、直流侧转换刀闸Sdcl、Sdc2、Sdc3和SVdc4，隔离刀闸K，断路器QF，以及控制保护系统CP，直流侧转换刀闸Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路中三相刀间&ic3短接端相连；单相刀间Sdc3和Sdc4 并联后与分转换电路中三相刀闸&ic2短接端相连；分转换电路通过隔离刀闸K和断路器 QF 与变电站 35kV 或 1 OkV 母线相连，刀闸 Sac 1、Sac2、Sac3、K、SVl、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdc 1、 SdC2、SdC3、SdC4和断路器QF的位置信号及换流器交流侧电流信号Iva、lvb、lvc及直流侧电流信号Idp、Idn及直流侧电压信号Udp、Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。上述多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路包括有两个首尾串联连接的分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，Y/Y联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器Τ2，直流侧转换刀闸Sdcl、Sdc2、Sdc3和SVdc4，隔离刀闸K，断路器QF，以及控制保护系统CP，且两个分转换电路连接中点接地，分转换电路TCl与Y/Y联结变压器Tl相连，分转换电路TC2与Y Δ联结变压器Τ2相连；分转换电路TCl和TC2中不带饱和电抗器的六脉动换流器R通过三相刀间短接端首尾相连；直流侧转换刀间Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路TCl中三相刀间&ic2短接端相连；单相刀间Sdc3和Sdc4并联后与分转换电路TC2 中三相刀闸&ic2短接端相连；Y/Y联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器Τ2通过隔离刀闸K和断路器QF与变电站35kV或IOkV或220kV母线相连。刀闸Sacl、Sac2、Sac3、K、SV1、SV2、 SV3、SV4、SV5、Sdcl、Sdc2、SdC3、SdC4和断路器QF的位置信号及整流变阀侧电流信号Iyva、 Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb, Idvc 及网侧电流 Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、Idc 及直流侧电流信号 Idp、Idn、Idgn及直流侧电压信号Udp、Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。上述多功能并联型十二脉动直流融冰自动转换电路，其特征在于包括有两个并联的分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，Y/Y联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器Τ2，直流侧转换刀闸Sdcl、Sdc2、Sdc3和SVdc4，隔离刀闸K，断路器QF，以及控制保护系统CP，分转换电路TCl与Y/Y联结变压器Tl相连，分转换电路TC2与Y Δ联结变压器Τ2 相连；分转换电路TCl中三相刀间Sac2短接端和分转换电路TC2中三相刀间Sac3短接端相连；分转换电路TCl中三相刀闸Sac3短接端和分转换电路TC2中三相刀闸Sac3短接端相连；直流侧转换刀闸Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路TCl中三相刀闸Sac2短接端相连； 单相刀闸Sdc3和Sdc4并联后与分转换电路TC2中三相刀闸Sac2短接端相连；Y/Y联结变压器Τ1、Υ/ Δ联结变压器Τ2通过隔离刀闸K和断路器QF与变电站35kV或IOkV或220kV 母线相连。刀闸 Sacl、Sac2、Sac3、K、SV1、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4 和断路器QF的位置信号及整流变阀侧电流信号Iyva、Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb, Idvc及网侧电流 Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、Idc及直流侧电流信号Idp、Idn及直流侧电压信号Udp、Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。实施例1:
本实施例中，上述多功能六脉动直流融冰自动转换电路包括有一个分转换电路，通过交流侧隔离刀闸K及断路器QF接于220kV主变IOkV侧，滤波器组F进行无功补偿和谐波抑制，通过隔离刀闸Kl和断路器QFl接在IOkV母线上，如图5所示。IOkV母线三相电压Uab、Ubc、Uca、换流器交流侧电流Iva、Ivb, Ivc、直流侧电流 Idp、Idn、直流侧电压Udp、Udn、换流器监测信号、刀闸监测信号、断路器监测信号等接入控制保护系统CP，刀闸、断路器和换流器控制命令由控制保护系统CP发出。其晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电抗器TSR、直流融冰及其等效试验功能等各种模式中的实现方案是
1)一去一回直流融冰模式，即A-B相导线串联融冰三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3 闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc2闭合，Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
2)二去一回直流融冰模式，即AB相导线并联后再与C相导线串联融冰三相刀闸Sacl 断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SVU SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2和 Sdc4闭合，Sdc3断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
3)开路试验模式三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
4)零功率试验模式三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3 断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc4断开，Sdc2和Sdc3闭合；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
5)晶闸管控制电抗器TCR模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，SdcU Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合；
6)晶闸管投切电抗器TSR模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，SdcU Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合。实施例2:
本实施例中，上述多功能六脉动直流融冰自动转换电路包括有一个分转换电路，通过交流侧隔离刀闸K及断路器QF接于500kV主变35kV侧，滤波器组F进行无功补偿和谐波抑制，通过隔离刀闸Kl和断路器QFl接在35kV母线上，如图6所示。35kV母线三相电压Uab、Ubc、Uca、换流器交流侧电流Iva、Ivb, Ivc、直流侧电流 Idp、Idn、直流侧电压Udp、Udn、换流器监测信号、刀闸监测信号、断路器监测信号等接入控制保护系统CP，刀闸、断路器和换流器控制命令由控制保护系统CP发出。其晶闸管控制电抗器TCR、晶闸管投切电抗器TSR、直流融冰及其等效试验功能等各种模式中的实现方案是
1)一去一回直流融冰模式，即A-B相导线串联融冰三相刀闸Mcl断开，Sac2和&ic3 闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc2闭合，Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
2)二去一回直流融冰模式，即AB相导线并联后再与C相导线串联融冰三相刀闸Mcl 断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SVU SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，SdcU Sdc2和 Sdc4闭合，Sdc3断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
3)开路试验模式三相刀闸Mel断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
4)零功率试验模式三相刀闸^icl断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3 断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc4断开，Sdc2和Sdc3闭合；交流侧隔离刀闸K和断路QF 器闭合；
5)晶闸管控制电抗器TCR模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合；
6)晶闸管投切电抗器TSR模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合。实施例3:
本实施例中，上述多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路包括有两个分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，通过三相双绕组整流变压器Tl和T2、隔离刀闸K及断路器QF接于220kV主变IOkV侧，滤波器组F进行无功补偿和谐波抑制，通过隔离刀闸Kl和断路器QFl接在IOkV母线上，如图7所示。IOkV 母线三相电压 Uab、Ubc、Uca、整流变阀侧电流 Iyva、Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb,Idvc、整流变网侧电流Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、Idc、直流侧电流Idp、Idn、Idgn、直流侧电压 Udp、Udn、换流器监测信号、刀闸监测信号、断路器监测信号等接入控制保护系统CP，刀闸、 断路器和换流器控制命令由控制保护系统CP发出。其晶闸管控制电抗器TCR、直流融冰及其等效试验功能等各种模式中的实现方案是
1)一去一回直流融冰模式，即A-B相导线串联融冰三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3 闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc2闭合，Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
2)二去一回直流融冰模式，即AB相导线并联后再与C相导线串联融冰三相刀闸Sacl 断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SVU SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，SdcU Sdc2和 Sdc4闭合，Sdc3断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
3)开路试验模式三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
4)零功率试验模式三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3 断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc4断开，Sdc2和Sdc3闭合；交流侧隔离刀闸K和断路QF 器闭合；
5)晶闸管控制电抗器TCR模式三相刀闸Sacl闭合，Sac2和Sac3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合；
6)晶闸管投切电抗器TSR模式三相刀闸Sacl闭合，Sac2和Sac3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合。实施例4:
本实施例中，上述多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路包括有两个分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，通过三相双绕组整流变压器Tl和T2、隔离刀闸K及断路器QF接于500kV主变35kV侧，滤波器组F进行无功补偿和谐波抑制，通过隔离刀闸Kl和断路器QFl接在35kV母线上，如图8所示。35kV 母线三相电压 Uab、Ubc、Uca、整流变阀侧电流 Iyva、Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb, Idvc、整流变网侧电流Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、Idc、直流侧电流Idp、Idn、Idgn、直流侧电压 Udp、Udn、换流器监测信号、刀闸监测信号、断路器监测信号等接入控制保护系统CP，刀闸、 断路器和换流器控制命令由控制保护系统CP发出。其晶闸管控制电抗器TCR、直流融冰及其等效试验功能等各种模式中的实现方案是
1)一去一回直流融冰模式，即A-B相导线串联融冰三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3 闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc2闭合，Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
2)二去一回直流融冰模式，即AB相导线并联后再与C相导线串联融冰三相刀闸Sacl 断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SVl、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2和 Sdc4闭合，Sdc3断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
3)开路试验模式三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；4)零功率试验模式三相刀闸^icl断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3 断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc4断开，Sdc2和Sdc3闭合；交流侧隔离刀闸K和断路QF 器闭合；
5)晶闸管控制电抗器TCR模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合；
6)晶闸管投切电抗器TSR模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，SdcU Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合。实施例5
本实施例中，上述多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路包括有两个分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，通过三相三绕组整流变压器Tl和T2、隔离刀闸K及断路器QF接于500kV主变220kV侧，滤波器组F进行无功补偿和谐波抑制，通过隔离刀闸Kl和断路器QFl接在整流变压器第三绕组上，如图9所示。220kV 母线三相电压 Uab、Ubc、Uca、整流变阀侧电流 Iyva、Iyvb、Iyvc、Idva、Idvb、 Idvc、整流变网侧电流Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、Idc、直流侧电流Idp、Idn、Idgn、直流侧电压 Udp、Udn、换流器监测信号、刀闸监测信号、断路器监测信号等接入控制保护系统CP，刀闸、 断路器和换流器控制命令由控制保护系统CP发出。其晶闸管控制电抗器TCR、直流融冰及其等效试验功能等各种模式中的实现方案是
1)一去一回直流融冰模式，即A-B相导线串联融冰三相刀闸Mcl断开，Sac2和&ic3 闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc2闭合，Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
2)二去一回直流融冰模式，即AB相导线并联后再与C相导线串联融冰三相刀闸Mcl 断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SVl、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2和 Sdc4闭合，Sdc3断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
3)开路试验模式三相刀闸Mel断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
4)零功率试验模式三相刀闸^icl断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3 断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc4断开，Sdc2和Sdc3闭合；交流侧隔离刀闸K和断路QF 器闭合；
5)晶闸管控制电抗器TCR模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合；
6)晶闸管投切电抗器TSR模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合。实施例6:
本实施例中，上述多功能并联型十二脉动直流融冰自动转换电路包括有两个分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，通过三相三绕组整流变压器Tl和T2、隔离刀闸K及断路器QF接于500kV主变35kV侧，滤波器组F进行无功补偿和谐波抑制，通过隔离刀闸Kl和断路器QFl接在整流变压器第三绕组上，如图10所示。 35kV 母线三相电压 Uab、Ubc、Uca、整流变阀侧电流 Iyva、Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb, Idvc、整流变网侧电流Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、I dc、直流侧电流I dp、I dn、直流侧电压Udp、 Udn、换流器监测信号、刀闸监测信号、断路器监测信号等接入控制保护系统CP，刀闸、断路器和换流器控制命令由控制保护系统CP发出。其晶闸管控制电抗器(TCR)、直流融冰及其等效试验功能等各种模式中的实现方案是
1)一去一回直流融冰模式，即A-B相导线串联融冰三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3 闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc2闭合，Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
2)二去一回直流融冰模式，即AB相导线并联后再与C相导线串联融冰三相刀闸Sacl 断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SVl、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2和 Sdc4闭合，Sdc3断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
3)开路试验模式三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；
4)零功率试验模式三相刀闸Sacl断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3 断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc4断开，Sdc2和Sdc3闭合；交流侧隔离刀闸K和断路QF 器闭合；
5)晶闸管控制电抗器TCR模式三相刀闸Sacl闭合，Sac2和Sac3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合；
6)晶闸管投切电抗器TSR模式三相刀闸Sacl闭合，Sac2和Sac3断开；单相刀闸SV1、 SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路器QF闭合。
权利要求
1.一种多功能直流融冰自动转换电路，其特征在于包括有至少一个由如下构件组成的分转换电路，该分转换电路包括有不带饱和电抗器的六脉动换流器R，电抗器Lla、Lib和 Lie,电抗器 L2a、L2b 和 L2c，三相刀闸 Sac 1、Sac2 和 Sac3，单相刀闸 SVl、SV2、SV3、SV4 和 SV5 ；分转换电路中不带饱和电抗器的六脉动换流器R与电抗器Lla、Lb、Lc相连，与电抗器 L2a、L12b、L2c相连；电抗器L2a、L2b、L2c通过三相刀闸Sacl与电抗器Lie、Lib、Lla分别对应相连；三相刀间Sac3—端与不带饱和电抗器的六脉动换流器R—端相连，另一端短接； 三相刀闸Sac2 —端与电抗器L2a、L2b、L2c相连，另一端短接；单相刀闸SV1、SV2、SV3与不带饱和电抗器的六脉动换流器R中阀臂V1、V2、V3、V4、V5、V6相连，SV4连接于电抗器L2b 和L2c相间，SV5连接于电抗器L2a和L2c相间。
2.根据权利要求1所述的多功能直流融冰自动转换电路，其特征在于上述六脉动换流器R为不带饱和电抗器。
3.根据权利要求1所述的多功能直流融冰自动转换电路，其特征在于上述转换电路中电抗器Lla、Lib和Llc的电感值为电抗器L2a、L2b、L2c的0. 05-0. 2倍，电抗器Lla、Lib 和Llc的额定电流值按融冰模式要求设计，电抗器L2a、L2b、L2c的额定电流值按晶闸管控制电抗器(TCR)或晶闸管投切电抗器(TSR)模式要求设计。
4.根据权利要求1至3任一项所述的多功能六脉动直流融冰自动转换电路，其特征在于包括有一个分转换电路、直流侧转换刀闸Sdcl、Sdc2、Sdc3和SVdc4，隔离刀闸K，断路器 QF,以及控制保护系统CP，直流侧转换刀闸Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路中三相刀闸 Sac3短接端相连；单相刀间Sdc3和Sdc4并联后与分转换电路中三相刀间Sac2短接端相连；分转换电路通过隔离刀闸K和断路器QF与变电站35kV或IOkV母线相连，刀闸Sacl、 Sac2、Sac3、K、SVl、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4 和断路器 QF 的位置信号及换流器交流侧电流信号Iva、Ivb, Ivc及直流侧电流信号Idp、Idn及直流侧电压信号Udp、 Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。
5.根据权利要求1至3任一项所述的多功能串联型十二脉动直流融冰自动转换电路， 其特征在于包括有两个首尾串联连接的分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路 TC2，Y/Y联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器Τ2，直流侧转换刀闸Sdcl、Sdc2、Sdc3和SVdc4， 隔离刀闸K，断路器QF，以及控制保护系统CP，且两个分转换电路连接中点接地，分转换电路TCl与Y/Y联结变压器Tl相连，分转换电路TC2与Y Δ联结变压器Τ2相连；分转换电路TCl和TC2中不带饱和电抗器的六脉动换流器R通过三相刀间Sac3短接端首尾相连；直流侧转换刀闸Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路TCl中三相刀闸Sac2短接端相连；单相刀闸Sdc3和Sdc4并联后与分转换电路TC2中三相刀闸Sac2短接端相连；Y/Y联结变压器 TUY/ Δ联结变压器Τ2通过隔离刀闸K和断路器QF与变电站35kV或IOkV或220kV母线相连；刀闸 Sacl、Sac2、Sac3、K、SVl、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4 和断路器 QF的位置信号及整流变阀侧电流信号IyVa、IyVb、IyVC、IdVa、IdVb、IdVC及网侧电流Iya、 Iyb, Iyc, Ida、Idb、Idc及直流侧电流信号Idp、Idn, Idgn及直流侧电压信号Udp、Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。
6.根据权利要求1至3任一项所述的多功能并联型十二脉动直流融冰自动转换电路，其特征在于包括有两个并联的分转换电路，分别为分转换电路TCl及分转换电路TC2，Y/Y 联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器Τ2，直流侧转换刀闸SdCl、SdC2、SdC3和SVdc4，隔离刀闸 K，断路器QF，以及控制保护系统CP，分转换电路TCl与Y/Y联结变压器Tl相连，分转换电路TC2与Y Δ联结变压器Τ2相连；分转换电路TCl中三相刀闸&ic2短接端和分转换电路 TC2中三相刀间&ic3短接端相连；分转换电路TCl中三相刀间&ic3短接端和分转换电路 TC2中三相刀闸&ic3短接端相连；直流侧转换刀闸Sdcl和Sdc2并联后与分转换电路TCl 中三相刀闸&ic2短接端相连；单相刀闸Sdc3和Sdc4并联后与分转换电路TC2中三相刀闸 Sac2短接端相连；Y/Y联结变压器Tl、Y/ Δ联结变压器Τ2通过隔离刀闸K和断路器QF与变电站!35kV 或 IOkV 或 220kV 母线相连；刀闸 Sacl、Sac2、Sac3、K、SVl、SV2、SV3、SV4、SV5、 SdcU Sdc2、Sdc3、Sdc4和断路器QF的位置信号及整流变阀侧电流信号Iyva、Iyvb, Iyvc, Idva, Idvb, Idvc及网侧电流Iya、Iyb、Iyc、Ida、Idb、Idc及直流侧电流信号I dp、Idn及直流侧电压信号Udp、Udn及六脉动换流器R的监测信号接入控制保护系统CP ；控制保护系统 CP发出刀闸和断路器QF的分合命令及发出六脉动换流器R的控制和触发命令。
7.根据权利要求5至6的多功能并联型和串联型十二脉动直流融冰自动转换电路运行于融冰模式时为12脉动。
8.一种根据权利要求1至7所述的多功能直流融冰自动转换电路的转换方法，其特征在于包括如下转换模式1)一去一回直流融冰模式(即A-B相导线串联融冰):三相刀闸Mcl断开，Sac2和&ic3 闭合；单相刀闸SVU SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc2闭合，Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；2)二去一回直流融冰模式(即AB相导线并联后再与C相导线串联融冰):三相刀闸Mcl 断开，Sac2和Sac3闭合；单相刀闸SVl、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2和 Sdc4闭合，Sdc3断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；3)开路试验模式三相刀闸Mel断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3断开，SV4和SV5闭合，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K和断路QF器闭合；4)零功率试验模式三相刀闸^icl断开，Sac2和&ic3闭合；单相刀闸SV1、SV2和SV3 断开，SV4和SV5闭合，Sdcl和Sdc4断开，Sdc2和Sdc3闭合；交流侧隔离刀闸K和断路QF 器闭合；5)晶闸管控制电抗器(TCR)模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸 SVU SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K 和断路器QF闭合；6)晶闸管投切电抗器(TSR)模式三相刀闸Mcl闭合，Sac2和&ic3断开；单相刀闸 SVU SV2和SV3闭合，SV4和SV5断开，Sdcl、Sdc2、Sdc3和Sdc4断开；交流侧隔离刀闸K 和断路器QF闭合。
9.根据权利要求8所述的多功能直流融冰自动转换电路的转换方法，其特征在于上述一去一回直流融冰模式、二去一回直流融冰模式、开路试验模式和零功率试验模式中，电抗器Lla、Lib和Llc作为换相电抗器运行，电抗器L2a、L2b和L2c作为平波电抗器运行。
10.根据权利要求8所述的多功能直流融冰自动转换电路的转换方法，其特征在于上述晶闸管控制电抗器(TCR)模式中，电抗器Lla、Llb和Llc，电抗器L2a、Ub和L2c作为相控电抗器运行；上述晶闸管投切电抗器(TSR)模式中，电抗器Lla、Llb和Llc，电抗器L2a、 L2b和L2c作为投切电抗器运行。
全文摘要
本发明是一种多功能直流融冰自动转换电路及其转换方法。包括有至少一个由如下构件组成的分转换电路，该分转换电路包括不带饱和电抗器的六脉动换流器R，电抗器L1a、L1b和L1c，电抗器L2a、L2b和L2c，三相刀闸Sac1、Sac2和Sac3，单相刀闸SV1、SV2、SV3、SV4和SV5。串联或并联的分转换电路与直流侧转换刀闸Sdc1、Sdc2、Sdc3和SVdc4，隔离刀闸K，断路器QF以及控制保护系统CP可构成多功能六脉动或十二脉动直流融冰自动转换电路。本发明中的换流器不带饱和电抗器，大大降低融冰装置运行时的噪声；通过设置分转换电路和刀闸，使得晶闸管控制或投切电抗器、融冰及其等效试验功能等模式能够实现相互自动转换；不需要接入输电线路即可完成融冰装置的通流试验，解决日常运行维护的问题。
文档编号H02G7/16GK102510039SQ20111035331
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者傅闯, 饶宏, 黎小林 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司