一种多功能集约型直流融冰装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多功能集约型直流融冰装置，以提高装置利用率和综合性价比。本发明专利技术包括三相滤波电抗、静态电压发生器、短接开关、三相不控整流器。其中静态电压发生器一端经滤波电抗连接到电网，另一端连接到三相不控整流器的交流输入侧；短接开关并联在三相不控整流器交流输入侧的三相之间。当需要融冰时，断开短接开关，控制静态电压发生器的输出电压来连续调节三相不控整流器的交流输入电压，进而控制输出融冰电压电流；当不需要融冰时，闭合融冰开关，使静态电压发生器作为SVG运行。本发明专利技术将造价低廉的不控整流器与技术指标好的SVG互补组合，使得直流融冰装置整体功能多、造价适中、综合性价比高。

A multifunctional intensive DC ice melting device

The invention discloses a multifunctional and intensive DC ice melting device to improve the utilization ratio and comprehensive price ratio of the device. The invention includes three phase filter reactance, static voltage generator, short switch and three phase uncontrolled rectifier. One end of the static voltage generator is connected to the power grid through filter reactance, the other end is connected to the AC input side of three-phase uncontrolled rectifier, and the short switch is connected in parallel between the three phases of the AC input side of three-phase uncontrolled rectifier. When ice melting is needed, disconnect the short switch and control the output voltage of the static voltage generator to continuously adjust the AC input voltage of the three-phase uncontrolled rectifier, and then control the output voltage and current of ice melting. When no ice melting is needed, close the ice melting switch to make the static voltage generator run as SVG. The invention complements the low-cost uncontrolled rectifier with the SVG with good technical specifications, so that the DC ice melting device has multiple functions, moderate cost and high comprehensive cost ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能集约型直流融冰装置
本专利技术涉及融冰
，具体涉及到一种多功能集约型直流融冰装置。
技术介绍
我国冰雪灾害频发，输电线路覆冰后易引起断线倒杆，严重威胁到电网的安全运行和供电可靠性。为此，国内外开发了多种型号的直流融冰装置，为电网抗灾提供了技术手段。根据结构原理，现有的直流融冰装置主要可分为三类：第一类是基于二极管的不控整流型直流融冰装置，如2009年5月20日公开的中国专利技术专利CN200810031940.1等。此类装置结构简单、造价较低；但输出电压不能连续调节而可控性较差，为使同一台融冰装置能满足多条不同长度、线径输电线路的融冰需求，需配置具有档位数量较多且深度调压的融冰变压器；而且该类融冰装置仅具有融冰功能而难以扩展，装置利用率较低。第二类是基于晶闸管的相控整流型直流融冰装置，如2008年12月3日公开的中国专利技术专利CN200810047959.5等。此类装置输出融冰电压连续可调，且兼具直流融冰和无功补偿两种功能，装置利用率较高；但晶闸管相控整流并网谐波大，需配套多组大容量的滤波电容电抗器组才能满足并网谐波要求，整体占地面积大、造价高。第三种是利用IGBT等可关断器件的全控整流型直流融冰装置，如2012年10月17日公开的中国专利技术专利CN201210211925.1等。此类装置可兼具有直流融冰、无功补偿、有源滤波等多种功能，并网谐波小且融冰电压连续可调，技术指标好；但其变流器额定电压电流需按照最大融冰电流和最大工作电压来选取，导致变流器容量远大于融冰容量，由于IGBT等全控型开关器件单位容量的造价远高于二极管或晶闸管，使得此类融冰装置的整体造价高，难以推广应用。除此以外，《兼具无功补偿与有源滤波功能的新型融冰装置》(高电压技术，2016年第7期)和中国专利技术专利201510138254.4提出了将STATCOM与三相不控整流器并联连接到融冰变压器的结构，利用三相不控整流器+融冰变压器实现融冰，并复用融冰变压器作为STATCOM的滤波电抗，从而使装置整体具有融冰、无功补偿和有源滤波功能，且STATCOM容量与融冰容量可独立优化配置。但其STATCOM变流器与三相不控整流器相互独立而不能同时工作，即STATCOM部件不能参与直流融冰。这一方面使得三相不控整流器的容量需按照最大融冰容量配置，且因融冰输出电压不连续而需融冰变压器设置多个档位来适应不同线路的融冰需求；另一方面，该装置在融冰期间无法提供动态无功补偿和有源滤波功能，即其融冰功能和无功补偿功能只能分时投入而不能同时兼得。文献《新型模块化多电平直流融冰装置》(论文发表于《电力系统自动化》2013年第16期)提出了一种利用SVG进行融冰的方案，通过调控两台星接链式SVG的中性点电压来实现直流融冰，其融冰和无功补偿可同时运行，技术性能优异。但由于该方式下换流链每相桥臂中会同时流过交流侧电流和直流电流，且桥臂输出电压中也包含有电网相电压和直流输出电压，导致变流器容量会远大于融冰输出容量，据分析计算，该其变流器容量至少为融冰输出容量的2.9倍，即SVG变流器容量利用率仅接近1/3，导致变流器容量大、造价高、经济性差。
技术实现思路
本专利技术目的在于公开一种兼具有无功补偿和融冰等多种功能、且全控整流器容量较小的集约型直流融冰装置，从而提高装置利用率和综合性价比。为实现上述目的，本专利技术公开了一种多功能集约型直流融冰装置，包括三相滤波电抗、静态电压发生器、短接开关、三相不控整流器。其中静态电压发生器包括三相，每相一端经滤波电抗后连接到电网，另一端连接到三相不控整流桥的交流输入侧；短接开关并联在二极管整流桥交流输入侧的三相之间，二极管整流桥的直流输出侧作为直流融冰装置的输出正负极。当需要融冰时，断开短接开关使全控整流器组与三相不控整流器组串联，控制全控整流器输出电压来连续调节三相不控整流器的交流输入电压进而控制直流融冰输出电压电流；当不需要融冰时，闭合融冰开关使静态电压发生器作为SVG运行，进行无功补偿或有源滤波。优选地，上述短接开关由串接在相邻两相之间的两个单相刀闸组成。优选地，上述静态电压发生器的各相分别包括至少两组串联的H桥功率单元。上述装置的工作原理是：在融冰时，静态电压发生器与不控整流器串联运行，由于静态电压发生器的输出电压可在不超过其峰值的范围内自由调节，通过控制静态电压发生器的输出电压就可间接控制三相不控整流器的交流侧输入电压，进而调节三相不控整流器的直流输出电压幅值等于融冰所需电压，从而实现对融冰电压电流的连续调控。而且通过合理匹配静态电压发生器的幅值和相位，可使其输出电压和电流的方向基本垂直，此时该静态电压发生器不吸收有功功率或从电网吸收少量有功来补偿自身功耗，从而可维持内部直流电压稳定。当不需要融冰时，短路开关闭合，静态电压发生器可等效为一台三相星接的SVG，从而可进行无功补偿和有源滤波。与其他同类拓扑结构装置相比，本专利技术在兼具有直流融冰、无功补偿和有源滤波功能下，还具有以下有益效果：1、全控变流器容量小。该装置中的全控型整流器只有静态电压发生器，其最大输出功率与融冰输出功率相同，即融冰装置最大输出融冰功率等于全控型变流器额定容量，相对于单纯依靠SVG实现融冰的直流融冰方式，大大减少了全控型整流器的容量需求及其造价，从而有利于减小装置造价、提高经济性。2、融冰特性好。直流侧融冰输出电压电流可由静态电压发生器连续可调，从而能更容易匹配不同线路的融冰需求；而且在融冰时，装置仍可向电网提供一定的容性无功或感性无功。3、将造价低廉的三相不控整流器与技术指标好的SVG两者互补组合，使得直流融冰装置整体技术指标好、功能多样、造价适中、综合性价比高。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术所提多功能集约型直流融冰装置的拓扑结构图。图2为本专利技术所提多功能集约型直流融冰装置在融冰时的等效简化模型；图3为本专利技术所提多功能集约型直流融冰装置在融冰时的电压电流矢量图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1本实施例公开一种多功能集约型直流融冰装置，如图1所示，包括：三相滤波电抗1、静态电压发生器2、短接开关3、三相不控整流器4；其中，静态电压发生器一端经滤波电抗连接到电网，另一端连接到三相不控整流器的交流输入侧；短接开关并联在三相不控整流器交流输入侧的三相之间；当需要融冰时，断开短接开关，控制静态电压发生器的输出电压来连续调节三相不控整流器的交流输入电压，进而控制输出融冰电压电流；当不需要融冰时，闭合融冰开关，使静态电压发生器作为SVG运行。图1所示装置的工作原理是：在融冰时，静态电压发生器与不控整流器串联运行，由于静态电压发生器的输出电压可在不超过其峰值的范围内自由调节，通过控制静态电压发生器的输出电压就可间接控制三相不控整流器的交流侧输入电压，进而调节三相不控整流器的直流输出电压幅值等于融冰所需电压，从而实现对融冰电压电流的连续调控。而且通过合理匹配静态电压发生器的幅值和相位，可使其输出电压和电流的方向基本垂直，此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能集约型直流融冰装置，其特征在于，包括：三相滤波电抗、静态电压发生器、短接开关、三相不控整流器；其中，静态电压发生器一端经滤波电抗连接到电网，另一端连接到三相不控整流器的交流输入侧；短接开关并联在三相不控整流器交流输入侧的三相之间；当需要融冰时，断开短接开关，控制静态电压发生器的输出电压来连续调节三相不控整流器的交流输入电压，进而控制输出融冰电压电流；当不需要融冰时，闭合融冰开关，使静态电压发生器作为SVG运行。

【技术特征摘要】
1.一种多功能集约型直流融冰装置，其特征在于，包括：三相滤波电抗、静态电压发生器、短接开关、三相不控整流器；其中，静态电压发生器一端经滤波电抗连接到电网，另一端连接到三相不控整流器的交流输入侧；短接开关并联在三相不控整流器交流输入侧的三相之间；当需要融冰时，断开短接开关，控...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，黄清军，李波，谭艳军，毛新果，朱思国，朱远，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43