一种基于单相接地故障电流的配电线路在线融冰方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统配电网融冰技术领域，特别涉及一种在线融冰方法。
【背景技术】
[0002] 我国中南部数省易出现大范围冰冻雨雪天气，导致配电线路覆冰，发生绝缘子掉 串、倒塔断线等事故，甚至造成大面积停电。因此，研宄合适的除冰、防冰技术，对于保障电 网的稳定性运行有着重要意义。
[0003] 到目前为止，国内外的除冰融冰技术有30多种，按照工作原理的不同可归纳为三 类：机械融冰法、自然融冰法和热力除冰法。
[0004] 1)机械融冰法。机械融冰主要是通过力学效应，破坏导线上覆冰的力学平衡，然后 使其脱落。目前常采用电磁脉冲、滑动铲刮和人工等方法来除冰。电磁脉冲除冰是利用导 线中的涡流效应，通过电容器和电感线圈产生的脉冲磁场，在导线上产生涡流和磁场，与线 圈磁场产生斥力，使导线在两个磁场的斥力下扩张，随着脉冲的变化，导线受到的斥力也发 生变化，导线不断地扩张和收缩使导线表面的覆冰脱落。滑动铲刮法是由地面操作人员拉 动线路上的滑轮，滑轮在线路上行走来铲除导线上的覆冰。另外一种是人工除冰，通过除冰 人员现场对导线进行除冰操作，效率极低，需要耗费大量的人力和物力，且存在一定的安全 风险。
[0005] 2)自然除冰法。自然除冰法不需要外界加入能量，而是充分利用自然条件对线路 进行除冰。例如在导线或绝缘子表面涂具有憎水性能的涂料，可通过减少水和冰与导线的 附着力来防止结冰；使用抗雪环可以在导线覆冰达到一定程度时，依靠自然条件促使覆冰 线路上的冰层脱落；在导线上安装平衡锤，可以防止导线扭转，阻止导线积雪后形成雪环。
[0006] 3)热力除冰法。现有的各种热力除冰方法都是采用焦耳热效应除冰原理，在覆冰 导线上通以大于或等于临界融冰电流的传输电流，使导线发热进而导致其表面上覆冰融化 或脱落。目前较常用的热力除冰法有：短路电流法、高频激励融冰、直流电流法和负荷融冰 法。但是这些方法都存在着很多的局限性以及实际操作困难的问题。例如：短路融冰法必 须使覆冰线路停电，会严重影响到用户用电的可靠性，并且操作复杂；直流融冰法需要研宄 专门的直流融冰装置，投资费用巨大；负荷融冰虽然可以在不停运线路的情况下，通过改变 线路上的负荷分布，增大覆冰线路上流过的电流，达到融冰的目的，但受负荷特性和电网运 行方式的限制，适用范围有限。
[0007] 另外，现在大部分的融冰除冰方法，主要是针对高压输电线路，而中低压配电线路 分布广域，绝缘等级低，没有配置融冰装置，缺少经济适用的融冰除冰方法。
【发明内容】
[0008] 为解决上述高压输电线路融冰方法难以适用于中低压配电线路的问题，本发明提 供了一种基于单相接地故障电流的配电线路在线融冰方法。
[0009] 本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：
[0010] 1)在线测量配电线路负荷电流；
[0011] 2)根据配电线路临界融冰电流和负荷电流，计算配电线路进行单相接地故障时的 接地故障电流；
[0012] 3)计算用于配电线路融冰运行的消弧线圈电感设定值，并调整消弧线圈电感大于 或等于该电感设定值；
[0013] 4)在配电线路末端进行人工单相接地故障，实现配电线路融冰；
[0014] 5)融冰完成后，解除接地故障，并调节消弧线圈电感至融冰前运行值。
[0015] 本技术方案通过覆冰线路的临界融冰电流及在线测量线路正常运行时的负荷电 流，计算当线路末端发生单相接地故障时的接地故障电流值和消弧线圈的电感设定值，然 后调整接于配电网中性点的消弧线圈的电感至设定值，再对该线路末端进行人工的单相接 地故障，增大线路中流过的电流，使其大于或等于线路的临界融冰电流值，从而达到融冰保 线的目的。本发明原理简单、无需对覆冰线路停电处理、无需安装专门的融冰装置、融冰速 度快、效率高、易于工程实现、且不受线路的运行方式的影响，能为配电线路融冰提供一种 便捷高效的融冰方法。
[0016] 作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
[0017] 步碟2)中配电线路单相梓地故瞳电流的计算公式为：
[0018]
[0019] 其中，1">为线路临界融冰电流，Ih为线路负荷电流，0为线路负载的功率因素角。
[0020] 步骤3)中配电线路融冰运行的消弧线圈电感设定值的计算公式为：
[0021] L=Uph/(3?2CUph-?If)
[0022] 其中，Uph电源相电压，《为电网工频角频率，C为配电网单相对地分布电容值。
[0023] 本发明的技术效果在于：（1)利用配电线路中性点经消弧线圈接地系统在发生单 相接地故障后，仍可带故障运行一段时间的特点，无需对覆冰线路停电，提高了电网供电的 可靠性；（2)发明的融冰方法仅需要调节消弧线圈电感值大于或等于设定值，然后在配电 线路末端进行人工单相接地故障，无需增添融冰装置和进行复杂的倒闸操作，实现简便。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明的流程图。
[0025] 图2是本发明的在线融冰原理示意图。
[0026] 图3是正常运行时各相电压与相电流矢量关系图。
[0027] 图4是单相接地故障各相电压与相电流矢量关系图。
[0028] 图5是本发明的仿真线路单相接地示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0030] 我国配电网中性点一般采用消弧线圈接地，当配电网发生单相接地故障时，线电 压保持不变，仅三相对地电压发生变化，可以不中断向用户供电，并允许带单相接地故障继 续运行一段时间，根据电力系统相关运行规程规定：带单相接地故障最长可持续运行2小 时。而目前热力融冰方案一般按融冰时间60分钟制定，根据导线截面、气候条件和冰厚确 定交流临界融冰电流，即当线路电流大于临界融冰电流条件下，融冰时间小于60分钟。因 此，单相接地故障电流融冰能够满足配电线路在线融冰的要求。
[0031] 本发明以某35kV配电网架空线路的融冰为例，馈线参数及线路负荷参数如表1所 示，根据导线截面、气候条件（温度为-3°C、风速3m/s)和冰厚10_，确定线路1、2、3的交 流临界融冰电流分别为169A、214A和270A。参见图1和图2,图1为基于单相接地故障电 流的配电线路在线融冰流程图；图2为实施本发明架空线路的在线融冰原理图，以A相线路 融冰为例，进行A相接地故障，使A相线路的负荷电流与接地故障电流的矢量和大于临界融 冰电流，实现A相线路融冰，确保融冰时间小于60分钟。
[0032] 正常运行条件下，线路各相电压和相电流的矢量分析如图3所示；接地故障