一种直流输电线路导线防冰兼静止无功补偿装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统领域，涉及一种高压交流输电线防冰技术。具体来说，涉及一种直流输电线路导线防冰兼静止无功补偿装置及其组合。

背景技术：

在冬季雨雪天气下，持续低温雨雪冰冻会造成输电线路的冬季覆冰现象。野外的高压输电线路覆冰容易引起各种机械事故和电气事故。故如何防止野外高压输电线路覆冰是电力系统的重大难题。目前的主流防冰方法是热力融冰法，其原理是通过增加输电线路中的电流或电流密度，或增加输电导线的等效电阻，或同时增加导线电流和导线电阻，使输电导线自身发热，从而融化导线上方的覆冰。主要包括短路电流融冰、高频激励融冰、直流电流融冰、潮流调度融冰。其中，短路电流融冰、直流电流融冰、潮流调度融冰在实施输电线路融冰时，需要停电4-8个小时/次，对电力系统的供电质量和经济效益存在很大的负面影响。而基于趋肤效应的高频激励融冰虽然可以实现不停电防冰，但需要除冰线路的选定位置即线路的中点安装高频电源；在线路的两端安装陷波器，以控制高频电流的作用范围。而高压输电线路经过的大多数地区是森林、山区、湖泊等环境恶劣偏远地区，线路中点的地理位置不利于融冰装置的建设，工作人员需要长途跋涉才能进站操作及维护。此外，高频电源多采用IGBT、MOSFET等半导体功率器件串并联组成电源核心开关，这些半导体开关价格昂贵，增加了装置的建设成本。如何克服上述问题是本领域技术人员需要研究的方向。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出了基于半导体功率器件-反向开关晶体管(Reservely Switched Dynistor,RSD)的一种新型直流输电线路导线防冰兼静止无功补偿装置。

为了达到本实用新型的目的，技术方案如下：

一种直流输电线路导线防冰兼静止无功补偿装置，包括融冰装置、第一滤波器和第二滤波器；所述需要融冰的交流输电线路AB段的单根导线，称为融冰段AB,其两端分别为A端和B端；所述第一滤波器包括隔离开关K4和第一高通滤波器，第一高通滤波器的一端连接隔离开关K4的一端，第一高通滤波器的另一端接地，隔离开关K4的一端连接第一高通滤波器的一端，隔离开关K4的另一端连接融冰段AB的B端；所述第二滤波器包括隔离开关K3和第二高通滤波器，第二高通滤波器的一端连接隔离开关K3的一端，第二高通滤波器的另一端接地，隔离开关K3的一端连接第二高通滤波器的一端，隔离开关K3的另一端连接融冰段AB的A端输出点；所述融冰装置包括电感L1、三相交流电源P1、隔离开关K1、全桥整流模块、储能电容C0、全桥逆变模块、串联谐振单元、高频变压器T、电容C和隔离开关K2；所述融冰装置的结构如下：隔离开关K1的输入端与三相交流电源P1的输出端连接，隔离开关K1的输出端连接连接晶闸管全桥整流模块的输入端；全桥整流模块的输出端P1与储能电容C0的输入端及全桥逆变模块的输入端P3连接，全桥整流模块的输出端P2与储能电容C0的输出端及全桥逆变模块的输入端P4连接，全桥逆变模块的输出端P5、P6分别与串联谐振单元输入端的两个端点P7、P8连接，串联谐振单元输出端的两个端点P9、P10分别与高频变压器T输入端的两个端点连接，高频变压器T的输出端的一端与电容C的输入端连接，变压器T的输出端的另一端接地，电容C的输出端与隔离开关K2的输入端连接，隔离开关K2的输出端与融冰段AB的A端的输入端连接，隔离开关K2的输出端与电感L1的输入端连接，电感L1的输出端与第二滤波器的隔离开关K3的输入端连接，隔离开关K3的输入端与融冰段AB的A端的输出点连接。

通过K1、K2、K3、K4的闭合或断开，可实现融冰装置的防冰模式与无功补偿模式之间的转换。

通过采用这种技术方案：通过各隔离开关的闭合或断开，实现融冰装置的防冰模式兼直流滤波功能；当隔离开关K1、K2、K3、K4闭合，为防冰模式。电容C0通过全桥整流模块及隔离开关K1从交流电源P1获取电能并存储直流能源，C0通过全桥逆变模块、串联谐振单元、脉冲变压器及电容C向需要除冰的单根直流导线输出高频电流，电容C与AB段线路电感组成串联谐振电路，将AB段的非阻性高频阻抗降低为约等于0，当AB段的线路电阻R的阻抗远小于L1时，绝大部分高频电流通过AB段导线、隔离开关K2、第一高通滤波器及接地端回到变压器T的接地端，导线发热，从而去除导线敷冰。当隔离开关K1、K2断开，K3、K4闭合，为直流滤波模式，电感L1、第一高通滤波器及第二高通滤波器共同作用，消除直流线路的高频谐波。

优选的是，上述高压直流输电线路导线防冰装置中：所述全桥整流模块中的半导体功率器件采用晶闸管、IGBT或IGCT中的任一种。

优选的是，上述高压直流输电线路导线防冰装置中：所述全桥逆变模块中的半导体功率器件采用晶闸管、IGBT、IGCT或反向开关晶体管(Reservely Switched Dynistor,，RSD)中的任一种。

以两套或两套以上(三套或四套或五套)如上所述交流输电线路导线防冰兼静止无功补偿装置分别安装到直流输电线路的两根及两根以上(三根或四根或五根)导线上。

与现有技术相比，本实用新型无需停电实现高压输电线路导线的防冰，避免了因停电造成的经济损失。降低了高频电源的安装和维护成本，显著提升了可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，其中A—B段为高压直流输电线路的融冰段；

图2是图1中基于晶闸管的全桥整流模块的结构示意图；

图3为实施例1中基于IGBT的全桥逆变模块的结构示意图；

图4为实施例2中基于反向开关晶体管的全桥逆变模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的保护范围不仅仅局限于实施例。

如图1-图4所示本实用新型的实施例1：

一种直流输电线路导线防冰兼静止无功补偿装置，包括融冰装置、第一滤波器和第二滤波器；所述需要融冰的交流输电线路AB段的单根导线，称为融冰段AB,其两端分别为A端和B端；所述第一滤波器包括隔离开关K4和第一高通滤波器，第一高通滤波器的一端连接隔离开关K4的一端，第一高通滤波器的另一端接地，隔离开关K4的一端连接第一高通滤波器的一端，隔离开关K4的另一端连接融冰段AB的B端；所述第二滤波器包括隔离开关K3和第二高通滤波器，第二高通滤波器的一端连接隔离开关K3的一端，第二高通滤波器的另一端接地，隔离开关K3的一端连接第二高通滤波器的一端，隔离开关K3的另一端连接融冰段AB的A端输出点；所述融冰装置包括电感L1、三相交流电源P1、隔离开关K1、全桥整流模块、储能电容C0、全桥逆变模块、串联谐振单元、高频变压器T、电容C和隔离开关K2；所述融冰装置的结构如下：隔离开关K1的输入端与三相交流电源P1的输出端连接，隔离开关K1的输出端连接连接晶闸管全桥整流模块的输入端；全桥整流模块的输出端P1与储能电容C0的输入端及全桥逆变模块的输入端P3连接，全桥整流模块的输出端P2与储能电容C0的输出端及全桥逆变模块的输入端P4连接，全桥逆变模块的输出端P5、P6分别与串联谐振单元输入端的两个端点P7、P8连接，串联谐振单元输出端的两个端点P9、P10分别与高频变压器T输入端的两个端点连接，高频变压器T的输出端的一端与电容C的输入端连接，变压器T的输出端的另一端接地，电容C的输出端与隔离开关K2的输入端连接，隔离开关K2的输出端与融冰段AB的A端的输入端连接，隔离开关K2的输出端与电感L1的输入端连接，电感L1的输出端与第二滤波器的隔离开关K3的输入端连接，隔离开关K3的输入端与融冰段AB的A端的输出点连接。

通过K1、K2、K3、K4的闭合或断开，可实现融冰装置的防冰模式与无功补偿模式之间的转换。

通过采用这种技术方案：通过各隔离开关的闭合或断开，实现融冰装置的防冰模式兼直流滤波功能；当隔离开关K1、K2、K3、K4闭合，为防冰模式。电容C0通过全桥整流模块及隔离开关K1从交流电源P1获取电能并存储直流能源，C0通过全桥逆变模块、串联谐振单元、脉冲变压器及电容C向需要除冰的单根直流导线输出高频电流，电容C与AB段线路电感组成串联谐振电路，将AB段的非阻性高频阻抗降低为约等于0，当AB段的线路电阻R的阻抗远小于L1时，绝大部分高频电流通过AB段导线、隔离开关K2、第一高通滤波器及接地端，回到变压器T的接地端，导线发热，从而去除导线敷冰。当隔离开关K1、K2断开，K3、K4闭合，为直流滤波模式，电感L1、第一高通滤波器及第二高通滤波器共同作用，消除直流线路的高频谐波。

其中，所述全桥整流模块中的半导体功率器件采用晶闸管，如图2所示。所述全桥逆变模块中的半导体功率器件采用IGBT，如图3所示。

本实用新型的实施例2：其与实施例1的区别点在于：全桥逆变模块采用RSD全桥逆变模块，如图4所示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。