一種10kv站用式直流融冰裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種10KV站用式直流融冰裝置，是用于將10KV交流電源整流成直流電源對(duì)輸電線路進(jìn)行除冰作業(yè)的裝置，主要由斷路器、電抗器、整流單元、融冰線路切換開關(guān)、脈沖功率放大隔離單元、DSP脈沖控制器組成；所述斷路器的一側(cè)將變電站10KV電源引入，另一側(cè)與電抗器相連，電抗器出線與整流單元的電源進(jìn)線相連，整流單元的直流出線與融冰線路切換開關(guān)相連，融冰線路切換開關(guān)另一側(cè)與融冰線路相連。該直流融冰裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、容量大、價(jià)格低廉；采用數(shù)字信號(hào)處理器控制，精度高、速度快，且具有融冰電流開、閉環(huán)控制功能，以及脈沖檢測(cè)等相關(guān)功能，能可靠有效進(jìn)行輸電線路融冰作業(yè)。
【專利說明】一種10KV站用式直流融冰裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力輸電線路履冰時(shí)，用于融冰作業(yè)的融冰設(shè)備，具體涉及了一種IOKV變電站使用的直流融冰裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國南方許多地區(qū)，由于地理位置、氣候等原因，每年都有不同程度的輸電線路覆冰現(xiàn)象發(fā)生，線路覆冰會(huì)對(duì)輸電網(wǎng)造成桿塔倒塌、絕緣下降等災(zāi)害，直接危及電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。其中以2008最為嚴(yán)重，此次冰災(zāi)對(duì)我國南方、華中、華東電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的破壞，直接導(dǎo)致廣東、廣西、云南、貴州、江西、湖南等多條輸電線路大面積、長時(shí)間停運(yùn)。嚴(yán)重影響了國民正常的生產(chǎn)、生活，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]為了應(yīng)對(duì)輸電線路覆冰對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的危害，工業(yè)界已經(jīng)開發(fā)出多種給輸電線路通電加熱的融冰裝置，相關(guān)專利申請(qǐng)也有很多，大致可以歸納為三類。
[0004]1、工頻交流融冰技術(shù)。例如:中國專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201120012875.5所述一種交流電融冰裝置、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01120352805.4所述輸出電壓可控交流融冰裝置、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01120251833.7所述采用電容無功補(bǔ)償?shù)妮旊娋€路交流融冰裝置、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00920033997.5所述一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110428596.1所述電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110199738.1所述基于電容器無功補(bǔ)償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法等，這些專利均直接利用變電站內(nèi)的交流電源直接對(duì)融冰線路進(jìn)行加熱，與本專利所描述的直流融冰技術(shù)不同。
[0005]2、高頻集膚效應(yīng)融冰技術(shù)。例如:中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110144969.2所述18kV、40kHz高頻融冰裝置及其融冰方法、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110331962.1所述基于集膚效應(yīng)的電力線融冰自動(dòng)實(shí)現(xiàn)裝置、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01120416753.2所述基于物聯(lián)網(wǎng)和集膚效應(yīng)電力線融冰實(shí)現(xiàn)裝置等，這些專利均涉及高頻融冰技術(shù)，與本專利所描述直流融冰技術(shù)不同。
[0006]3、直流融冰技術(shù)。例如:中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01120160174.6所述的一種車載式直流融冰裝置、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01020298408.9所述移動(dòng)式直流融冰裝置、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00920091190.7所述一種移動(dòng)式直流融冰裝置，主要涉及移動(dòng)式融冰裝置，與本專利站用式融冰裝置不同；中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810047959.5所述一種大容量融冰裝置，涉及多個(gè)變壓器，多個(gè)整流單元，與本專利所述無變壓器、一個(gè)整流單元不同；中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210019459.7所述一種不帶專用換流變壓器直流融冰設(shè)計(jì)方法，涉及提供一種系統(tǒng)直流融冰兼無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方法，與本專利所述直流融冰裝置不同；中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01020639451.7所述新型直流融冰，其整流單元采用三相橋式不可控整流方式，與本專利所述整流單元為三相全控整流橋不同；中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01020189053.X所述可調(diào)壓輸電線路直流融冰裝置，所述調(diào)壓方式是通過三相調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)，與本專利所述控制晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角不同；中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00820052681.6所述一種直流融冰裝置，其所述三相橋式全控整流電路由6個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成，脈沖控制器由數(shù)字觸發(fā)器、邏輯電路等構(gòu)成，與本專利所述三相橋式全控整流單元的晶閘管閥組，以及數(shù)字信號(hào)處理器不同；中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210178226.1所述一種自動(dòng)均流整流橋并聯(lián)直流融冰裝置，其采用多個(gè)三相整流并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)直流融冰，與本專利所述一個(gè)三相全控整流橋不同。
[0007]目前已經(jīng)投運(yùn)的站用式融冰裝置中，以工頻交流融冰、直流融冰為主。工頻交流融冰，由于受到輸電線路電抗的限制，在相同融冰電源容量下，融冰距離比直流融冰短。直流融冰，在同一融冰線路的情況下，所需電源容量遠(yuǎn)小于工頻交流融冰，廣泛應(yīng)用于固定式和移動(dòng)式融冰裝置中；但是或多或少還是存在一些不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、容量大、價(jià)格低廉的IOKV站用式直流融冰裝置，用于變電站輸電線路融冰作業(yè)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種IOKV站用式直流融冰裝置，是用于將IOKV交流電源整流成直流電源對(duì)輸電線路進(jìn)行除冰作業(yè)的裝置，其中，該裝置主要由斷路器、電抗器、整流單元、融冰線路切換開關(guān)、脈沖功率放大隔離單元、DSP脈沖控制器組成；所述斷路器的一側(cè)將變電站IOKV電源引入，另一側(cè)與電抗器相連，電抗器出線與整流單元的電源進(jìn)線相連，整流單元的直流出線與融冰線路切換開關(guān)相連，融冰線路切換開關(guān)另一側(cè)與融冰線路相連；在斷路器與電抗器之間的線路上還裝有三相電流互感器CT和電壓互感器PT，在整流單元的直流出線上還裝有霍爾電流傳感器；所述的三相電流互感器CT、電壓互感器PT、脈沖功率放大隔離單元、霍爾電流傳感器、融冰線路切換開關(guān)和斷路器分別與DSP脈沖控制器相連；所述的脈沖功率放大隔離單元的脈沖發(fā)出線端與整流單元中的晶閘管觸發(fā)引腳相連。
[0010]本發(fā)明采用直流融冰技術(shù)，將變電站內(nèi)IOKV電源整流得到直流電源，用于輸電線路的融冰作業(yè)；DSP脈沖控制器與斷路器、融冰線路切換開關(guān)的控制回路相連，并向整流單元的晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖，控制融冰電流，且控制精度高、速度快，具有融冰電流開、閉環(huán)控制功能，以及脈沖檢測(cè)等相關(guān)功能，能可靠有效進(jìn)行融冰作業(yè)。
[0011]以上所述的整流單元是由晶閘管閥組組成的三相全控整流橋。
[0012]以上所述的脈沖功率放大隔離單元由三極管和磁環(huán)變壓器組成；所述脈沖功率放大隔離單元接收到DSP脈沖控制器發(fā)出的觸發(fā)脈沖，由三極管將觸發(fā)脈沖放大，再經(jīng)由磁環(huán)變壓器隔離并產(chǎn)生多路晶閘管觸發(fā)脈沖，觸發(fā)對(duì)應(yīng)晶閘管閥組上的所有晶閘管。
[0013]以上所述的DSP脈沖控制器發(fā)出六路晶閘管觸發(fā)脈沖至脈沖功率放大隔離單元，且從脈沖功率放大隔離單元回讀檢測(cè)六路觸發(fā)脈沖。
[0014]以上所述的DSP脈沖控制器主要由DSPIC30F3010數(shù)字信號(hào)處理器、同步信號(hào)調(diào)理電路、脈沖回檢電路、232通訊電路組成；所述的同步信號(hào)調(diào)理電路、脈沖回檢電路、232通訊電路分別與DSP30F3010數(shù)字信號(hào)處理器相連接。
[0015]以上所述的數(shù)字信號(hào)處理器還設(shè)有I/O接口和AD接口?？梢酝ㄟ^AD采樣電壓、電流或其他信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)、開環(huán)控制；通過I/o接口輸入控制命令，輸出故障報(bào)警或跳閘動(dòng)作。
[0016]以上所述的同步信號(hào)調(diào)理電路外接整流電源。同步信號(hào)調(diào)理電路是將整流電源信號(hào)整形為方波信號(hào)的電路。[0017]以上所述的232通訊電路設(shè)有232通訊串口，外接上位機(jī)或PC。
[0018]以上所述的脈沖檢測(cè)電路分為上橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路和下橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路，外接脈沖功率放大隔離單元，對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行回讀檢測(cè)；所述的上橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路和下橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路均分別由一個(gè)電阻和三個(gè)二極管組成。
[0019]以上所述的DSP脈沖控制器發(fā)出的觸發(fā)脈沖是雙觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖寬度為同步信號(hào)周期的1/12。且DSP脈沖控制器發(fā)出的脈沖可以跟隨整流電源的頻率變化而變化，整流電源頻率寬度可達(dá)IOHz?IOOHz。
[0020]本發(fā)明的工作原理:
由DSP控制器發(fā)出觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖經(jīng)過脈沖功率放大隔離單元，轉(zhuǎn)換成多路隔離脈沖，觸發(fā)全控整流橋每個(gè)晶閘管閥組上的所有晶閘管，產(chǎn)生直流電源，進(jìn)行融冰作業(yè)。其中DSP控制器，將整流電源經(jīng)同步信號(hào)調(diào)理電路整形得到方波信號(hào)，送入數(shù)字信號(hào)處理器，再由數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行運(yùn)算、處理，發(fā)出晶閘管觸發(fā)脈沖；數(shù)字信號(hào)處理器可以根據(jù)AD的采樣信號(hào)，控制觸發(fā)脈沖的移相角，進(jìn)而控制融冰電流大小，實(shí)現(xiàn)融冰作業(yè)開、閉環(huán)控制；數(shù)字處理器從脈沖功率放大隔離單元回讀發(fā)出的觸發(fā)脈沖是否異常，以及判斷融冰作業(yè)是否異常，如有異常將進(jìn)行閉鎖觸發(fā)脈沖或從I/O發(fā)出跳開斷路器或融冰線路切換開關(guān)操作，對(duì)融冰裝置進(jìn)行保護(hù)。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1.本裝置的整流單元，采用晶閘管閥組結(jié)構(gòu)，整流電壓為10KV，已從變電站獲取，融冰容量大、線路長度長。
[0022]2.本裝置的脈沖功率放大變壓器隔離單元，采用磁環(huán)脈沖變壓器形成多路隔離觸發(fā)脈沖，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉。
[0023]3.本裝置沒有大容量三相變壓器，縮小了整套裝置的體積，降低了成本。
[0024]4.本裝置的控制器采用DSP控制技術(shù)，控制精度高，速度快，能進(jìn)行開、閉環(huán)融冰作業(yè)，設(shè)有脈沖檢測(cè)功能，能有效判斷脈沖故障，保證設(shè)備安全；控制器結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明站用式直流融冰裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明站用式直流融冰裝置的整流單元示意圖。
[0027]圖3是本發(fā)明站用式直流融冰裝置的脈沖功率放大隔離單元示意圖。
[0028]圖4是本發(fā)明站用式直流融冰裝置的DSP脈沖控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5是本發(fā)明站用式直流融冰裝置的DSP脈沖控制器中脈沖檢測(cè)電路示意圖。
[0030]整流單元說明:整流單元由晶閘管閥組構(gòu)成三相全控整流橋，晶閘管閥組如圖2所示，每個(gè)晶閘管并聯(lián)一個(gè)電阻、一個(gè)阻容，保護(hù)晶閘管不被高壓擊穿。
[0031]脈沖功率放大隔離單元說明:觸發(fā)脈沖控制三極管導(dǎo)通，三極管集電極電流穿心流過經(jīng)多個(gè)磁環(huán)脈沖變壓器形成多路隔離晶閘管觸發(fā)脈沖，觸發(fā)晶閘管閥組上所有晶閘管。
[0032]脈沖檢測(cè)電路說明:分為上橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)和下橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)，兩部分電路結(jié)構(gòu)一致，工作原理相同。圖5所示，為上橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路原理，脈沖從功率放大三極管處讀取，將上橋脈沖整合在一起，產(chǎn)生6脈沖，脈沖頻率為同步信號(hào)的6倍，如檢測(cè)到脈沖頻率不是同步信號(hào)的6倍頻，則脈沖出現(xiàn)故障。
[0033]在圖1、2中，1-斷路器，2-電抗器，3-整流單元，4-晶閘管閥組，5_霍爾電流傳感器，6-融冰線路切換開關(guān)，7-DSP脈沖控制器，8-脈沖功率放大隔離單元。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0035]實(shí)施例:
如圖所示，一種IOKV站用式直流融冰裝置，是用于將IOKV交流電源整流成直流電源對(duì)輸電線路進(jìn)行除冰作業(yè)的裝置，主要由斷路器1、電抗器2、整流單元3、融冰線路切換開關(guān)
6、脈沖功率放大隔離單元8、DSP脈沖控制器7組成；所述斷路器I的一側(cè)將變電站IOKV電源引入，另一側(cè)與電抗器2相連，電抗器2出線與整流單元3的電源進(jìn)線相連，整流單元3的直流出線與融冰線路切換開關(guān)6相連，融冰線路切換開關(guān)6另一側(cè)與融冰線路相連；在斷路器I與電抗器2之間的線路上還裝有三相電流互感器CT和電壓互感器PT，在整流單元3的直流出線上還裝有霍爾電流傳感器5 ;所述的三相電流互感器CT、電壓互感器PT、脈沖功率放大隔離單元8、霍爾電流傳感器5、融冰線路切換開關(guān)6和斷路器I分別與DSP脈沖控制器7相連；所述的脈沖功率放大隔離單元8的脈沖發(fā)出線端與整流單元3中的晶閘管觸發(fā)引腳相連。
[0036]所述的整流單元是由晶閘管閥組4組成的三相全控整流橋。所述的脈沖功率放大隔離單元8由三極管和磁環(huán)變壓器組成；所述脈沖功率放大隔離單元8接收到DSP脈沖控制器7發(fā)出的觸發(fā)脈沖，由三極管將觸發(fā)脈沖放大，再經(jīng)由磁環(huán)變壓器隔離并產(chǎn)生多路晶閘管觸發(fā)脈沖，觸發(fā)對(duì)應(yīng)晶閘管閥組4上的所有晶閘管。所述的DSP脈沖控制器7發(fā)出六路晶閘管觸發(fā)脈沖至脈沖功率放大隔離單元8，且從脈沖功率放大隔離單元8回讀檢測(cè)六路觸發(fā)脈沖。
[0037]所述的DSP脈沖控制器7主要由DSPIC30F3010數(shù)字信號(hào)處理器、同步信號(hào)調(diào)理電路、脈沖回檢電路、232通訊電路組成；所述的同步信號(hào)調(diào)理電路、脈沖回檢電路、232通訊電路分別與DSP30F3010數(shù)字信號(hào)處理器相連接。所述的數(shù)字信號(hào)處理器還設(shè)有I/O接口和AD接口。:所述的同步信號(hào)調(diào)理電路外接整流電源。所述的232通訊電路設(shè)有232通訊串口，外接上位機(jī)或PC。所述的脈沖檢測(cè)電路分為上橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路和下橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路，外接脈沖功率放大隔離單元，對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行回讀檢測(cè)；所述的上橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路和下橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路均分別由一個(gè)電阻和三個(gè)二極管組成。所述的DSP脈沖控制器發(fā)出的觸發(fā)脈沖是雙觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖寬度為同步信號(hào)周期的1/12。
[0038]若設(shè)定DSP脈沖控制器7為開環(huán)控制方式，手動(dòng)調(diào)整脈沖觸發(fā)角，控制融冰電流，進(jìn)行開環(huán)融冰作業(yè)。
[0039]若設(shè)定DSP脈沖控制器7為閉環(huán)控制方式，設(shè)定融冰電流，控制器自動(dòng)調(diào)整脈沖觸發(fā)角，跟蹤設(shè)定融冰電流，進(jìn)行閉環(huán)融冰作業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種IOKV站用式直流融冰裝置，是用于將IOKV交流電源整流成直流電源對(duì)輸電線路進(jìn)行除冰作業(yè)的裝置，其特征在于:該裝置主要由斷路器、電抗器、整流單元、融冰線路切換開關(guān)、脈沖功率放大隔離單元、DSP脈沖控制器組成；所述斷路器的一側(cè)將變電站IOKV電源引入，另一側(cè)與電抗器相連，電抗器出線與整流單元的電源進(jìn)線相連，整流單元的直流出線與融冰線路切換開關(guān)相連，融冰線路切換開關(guān)另一側(cè)與融冰線路相連；在斷路器與電抗器之間的線路上還裝有三相電流互感器CT和電壓互感器PT，在整流單元的直流出線上還裝有霍爾電流傳感器；所述的三相電流互感器CT、電壓互感器PT、脈沖功率放大隔離單元、霍爾電流傳感器、融冰線路切換開關(guān)和斷路器分別與DSP脈沖控制器相連；所述的脈沖功率放大隔離單元的脈沖發(fā)出線端與整流單元中的晶閘管觸發(fā)引腳相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的整流單元是由晶閘管閥組組成的三相全控整流橋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的脈沖功率放大隔離單元主要由三極管和磁環(huán)變壓器組成；所述脈沖功率放大隔離單元接收到DSP脈沖控制器發(fā)出的觸發(fā)脈沖，由三極管將觸發(fā)脈沖放大，再經(jīng)由磁環(huán)變壓器隔離并產(chǎn)生多路晶閘管觸發(fā)脈沖，觸發(fā)對(duì)應(yīng)晶閘管閥組上的所有晶閘管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的DSP脈沖控制器發(fā)出六路晶閘管觸發(fā)脈沖至脈沖功率放大隔離單元，且從脈沖功率放大隔離單元回讀檢測(cè)六路觸發(fā)脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1_2，4任一所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的DSP脈沖控制器主要由DSPIC30F3010數(shù)字信號(hào)處理器、同步信號(hào)調(diào)理電路、脈沖回檢電路、232通訊電路組成；所述的同步信號(hào)調(diào)理電路、脈沖回檢電路、232通訊電路分別與DSP30F3010數(shù)字信號(hào)處理器相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的數(shù)字信號(hào)處理器還設(shè)有I/O接口和AD接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的同步信號(hào)調(diào)理電路外接整流電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的232通訊電路設(shè)有232通訊串口，外接上位機(jī)或PC。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的脈沖檢測(cè)電路分為上橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路和下橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路，外接脈沖功率放大隔離單元，對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行回讀檢測(cè)；所述的上橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路和下橋觸發(fā)脈沖檢測(cè)電路均分別由一個(gè)電阻和三個(gè)二極管組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IOKV站用式直流融冰裝置，其特征在于:所述的DSP脈沖控制器發(fā)出的觸發(fā)脈沖是雙觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖寬度為同步信號(hào)周期的1/12。
【文檔編號(hào)】H02G7/16GK103746327SQ201310699220
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】蘭飛, 黎靜華, 楊濤, 趙國輝, 何小華, 胡錦, 楊萌, 蔣星 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)