一种基于移相变压器的输电线路在线融冰方法技术

本发明专利技术公开了一种基于移相变压器的输电线路在线融冰方法，它包括：输电线路环路的重构：将两回或两回以上输电线路与移相变压器构成环路；移相变压器串接在一回线和另一回线之间；选择站点安装移相变压器：将移相变压器安装在构成环路电网的中间位置；移相变压器调节相角，使输电线路环路形成有功环流，移相变压器在环网中产生的环流与其中一回线路的负荷电流正向叠加大于该回线路的最小融冰电流；对线路进行无功补偿；实施融冰直到输电线路覆冰掉落后调整移相变压器相角，使环路电流为0；解决了现有直流融冰需要停运输电线路进行融冰带来的电网风险、作业风险问题。

An on-line ice melting method of transmission line based on phase-shifting transformer

【技术实现步骤摘要】
一种基于移相变压器的输电线路在线融冰方法
本专利技术属于在线融冰技术，尤其涉及一种基于移相变压器的输电线路在线融冰方法。
技术介绍
目前输电线路覆冰采取的融除冰措施主要有力学除冰和电能除冰。力学除冰只能解决电网输电线路局部覆冰问题，不能应对电网大面积覆冰，并且需要停运线路才能进行力学除冰；电能融冰方法主要包括交流短路融冰、过电流融冰(通过调度调整运行方式改变潮流分布融冰、利用直流电流利用自耦变压器对特殊结构的多分裂导线进行融冰、直流融冰、无功电流融冰)、高频高压激励融冰、阻性线融冰。另外，还有激光除冰等方法。目前，直流融冰是应用最为广泛的线路除冰方法之一，但是存在如下问题：一是需要停运输电线路进行融冰，仍然属于被动防冰，一旦输电线路大范围覆冰，运行方式难以安排多条线路同时进行融冰；二是直流融冰装置停电操作复杂，融冰效率还不高；三是直流融冰作为一种融冰措施，需要进行大量的布点，直流融冰装置越多，其维护量越大，现有的运行人员要完全掌握装置的维护检修，存在困难。为应对冰雪凝冻灾害对输电线路造成的严重威胁，国内外研究学者提出了一些在线融冰的方案。2001年，JoshuaD、McCurdy等提出了用60～100kHz的高频激励融冰的方法。2003年,CharlesRSullivan等人进一步提出了用8-200kHz的高频激励为1000km的输电线路进行融冰的方法，在人工气候实验室进行了试验验证。由于高频电源获取用MOSFET管电压较低，用IGBT开关频率受到限制，目前还没有成功应用在输电线路融冰上。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于移相变压器的输电线路在线融冰方法，以解决现有技术直流融冰需要停运输电线路进行融冰带来的电网风险、作业风险等问题。本专利技术的技术方案是：一种基于移相变压器的输电线路在线融冰方法，它包括：步骤1、输电线路环路的重构：将两回或两回以上输电线路与移相变压器构成环路，或者将相角调整装置串接一回已经形成环路的输配电网络；步骤2、选择站点安装移相变压器：将移相变压器安装在构成环路电网的中间位置；步骤3、移相变压器调节相角，使输电线路环路形成有功环流，移相变压器在环网中产生的环流Ic与其中一回线路的负荷电流Il正向叠加大于该回线路的最小融冰电流Imin。即Ic+Il>Imin；步骤4、对线路进行无功补偿，使电压满足运行要求；步骤5、实施融冰，直到输电线路覆冰掉落后调整移相变压器相角，使环路电流为0。它还包括步骤6、反向调节移相变压器移相角，实施另一回输电线路融冰，重复步骤1-5使移相变压器在环网中产生的环流Ic与另外一回线路的负荷电流I2正向叠加大于该回线路的最小融冰电流Imin，即Ic+I2>Imin。本专利技术有益效果：本专利技术方法无需停运输电线路，装置的运行维护与普通变压器类似，提高了现场运行人员维护装置的便利性。本专利技术可以实现输电线路在线融冰的全过程自动控制，不需要人工干预，大大降低了融冰过程中的作业风险，以及减少劳动力成本，且操作简单。本专利技术单台移相变压器的融冰范围相对于直流融冰范围广，融冰效率高。本专利技术便利性，方便运行人员检修维护，值得推广。本专利技术专利技术属于过电流融冰。以移相变压器为核心，通过改变电压相角，重构输电线路网络结构，在输电线路环网间形成环流，达到输电线路过电流在线防冰融冰的目的，最终实现输电线路环网自动在线防冰融冰，解决现有直流融冰需要停运输电线路进行融冰带来的电网风险、作业风险问题。附图说明图1为移相变压器接线形式示意图；图2为本专利技术本专利技术在线融冰原理图；图3为移相变压器移相向量图；图4为移相变压器转移潮流向量图；图5为具体实施方式融冰案例某地区220kV、500kV主网架结构示意图；图6为具体实施方式融冰案例移相变压器励磁线圈电压与电流示意图；图7为具体实施方式融冰案例移相变压器投入后在双回线路的电流示意图；图8为具体实施方式融冰案例地区220kV线路网架结构示意图。具体实施方式(1)输电线路环路的重构。通过运行方式的调整、开关操作，能够将两回或者多回输电线路与移相变压器构成环路。具体见图1；(2)选择合适站点安装移相变压器。考虑移相变压器的容量和融冰效率，充分发挥移相变压器的融冰能力，将移相变压器安装在构成环路电网的中间位置；(3)移相变压器调节相角，使输电线路环路形成有功环流，移相变压器在环网中产生的环流Ic与其中一回线路的负荷电流Il正向叠加大于该回线路的最小融冰电流Imin。即Ic+Il>Imin；(4)由于输电线路载流量的增大，线路需要进行无功补偿，无功补偿的大小可根据AVC系统自行调节；(5)实施融冰，直到输电线路覆冰掉落，调整移相变压器相角，使流过移相变压器的环路电流为0。通过反向调节移相变压器移相角，实施另一回输电线路融冰，使重复(1)～(5)，使移相变压器在环网中产生的环流Ic与另外一回线路的负荷电流I2正向叠加大于该回线路的最小融冰电流Imin。即Ic+I2>Imin最终实现所有回路的融冰。本专利技术原理说明：如图2所示，并行传输功率的两条线路，假设线路受端的功率因数为1，系统电阻与电抗相比可忽略，移相变压器接入两条线路中一个支路调节功率的分配，移相变压器接入高阻抗支路或低阻抗支路，分别需要领先或滞后的相角，其中领先是指受端电压(VL)领先于送端电压(VS)，滞后是指受端电压(VL)滞后于送端电压(VS)，则会在移相变压器两端产生电压差ΔV。图3所示是一个阻抗Z＝R+jXT的移相变压器的相量图，输出电压VL，可计算移相变压器中电阻和和电抗压降VL*。负载相角β为：俥如果移相变增加的相角为±α，则移相变压器输出的领先相角α*(a)和滞后相角α*(r)为：VL*——负载侧电压(空载)VL——负载侧电压(负载)VS(a)——电源侧电压(领先)VS(r)——电源侧电压(滞后)IL——负载电流——负载功率因数ZT——移相变压器阻抗ZT＝R+jXTβ——移相变压器负载相角α——相位移角+——领先－——滞后。移相变压器在潮流控制方面有两个作用：一是空载时移相变压器两端产生电压差ΔV产生环路电流，二是移相变作为一个阻抗串联接入电路，如图4所示。假设P0为空载时移相变压器α＝0的空载损耗，Q0为空载时移相变压器α＝0的消耗的无功功率，则线路送端通过移相变压器传输的有功与无功为：由上式可知，移相变压器通过改变相角可在两条平行输电线路之间产生功率损失，有功的变化与无功正相关。对于输电线路融冰来说，不是将两条线路传输的功率平衡，以减少其中一回线路传输的最大负荷，而是要增大一回线路的功率损耗，使输电线路冬季覆冰时能够进行融冰，这是移相变压器用作融冰与平衡两条输电线路传输功率的不同点。为了便于本领域技术人员掌握本专利技术技术方案，现举例说明：如图5所示，某地区220kV、500kV主网架结构，变电站有：铜仁变、汞都变、开天变、滑石变、川硐变、太平变、松桃变、木黄变。具体线路参数如表1所示：表1输电线路参数情况注：融冰电流为风速5m/s，-5℃，线路覆冰10mm的1小时融冰电流采用MATLAB/SIMULINK对贵州电网铜仁供电局220kV主网架结构进行仿真，仿真时间2s，1s后移相变投入，环路为：川滑一回-滑开一回-汞开一回-铜汞一回-铜汞二回-汞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于移相变压器的输电线路在线融冰方法，它包括：步骤1、输电线路环路的重构：将两回或两回以上输电线路与移相变压器构成环路，或者将相角调整装置串接一回已经形成环路的输配电网络；步骤2、选择站点安装移相变压器：将移相变压器安装在构成环路电网的中间位置；步骤3、移相变压器调节相角，使输电线路环路形成有功环流，移相变压器在环网中产生的环流Ic与其中一回线路的负荷电流Il正向叠加大于该回线路的最小融冰电流Imin。即Ic+Il>Imin；步骤4、对线路进行无功补偿，使电压满足运行要求；步骤5、实施融冰，直到输电线路覆冰掉落后调整移相变压器相角，使环路电流为0。

【技术特征摘要】
1.一种基于移相变压器的输电线路在线融冰方法，它包括：步骤1、输电线路环路的重构：将两回或两回以上输电线路与移相变压器构成环路，或者将相角调整装置串接一回已经形成环路的输配电网络；步骤2、选择站点安装移相变压器：将移相变压器安装在构成环路电网的中间位置；步骤3、移相变压器调节相角，使输电线路环路形成有功环流，移相变压器在环网中产生的环流Ic与其中一回线路的负荷电流Il正向叠加大于该回线路的最小融冰电流Imin。即Ic+Il&g...

【专利技术属性】
技术研发人员：班国邦，谢百明，文屹，马晓红，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52