[发明专利]带有源滤波功能的高压直流融冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力控制技术领域，尤其是高压直流融冰技术领域。

背景技术

气候原因造成输电线路覆冰成为电力系统的自然灾害之一，近年来多次发生，线路覆冰主要形成原因是冷暖空气的交汇，当冷暖空气的势力都比较强，且交汇的时间又比较长时，就可能形成较大的覆冰，造成线路故障。特别是2008年罕见的冰灾，造成许多地区出现杆塔倒塌、线路中断、变电站停运等情况，尤其令中国西南地区湖南，贵州等地损失巨大。我国融冰装置的研制也自2008年起出现高潮，随着电力电子技术的不断发展，基于IGBT等全控电力电子器件的变流器技术应用范围不断扩大，各种基于电力电子器件的融冰装置及设计方案也不断出现，但融冰装置针对电力系统使用，电压等级跨度较大，给设备的通用性设计带来困难，同时冰灾现象在全年中出现时段相对较短，融冰装置大部分时间处于闲置状态，造成设备浪费。经对现有技术文献的检索发现，Fan Ruixiang等人在2010年 International Conference on Electrical and Control Engineering (电气与控制工程国际会议), 上发表的A New Type of DC De-icing System for Transmission Lines （一种新型的输电线路直流融冰系统），设计并研制开发了一套固定式直流融冰装置，基于六组电压源变流器，采用六组桥并联，提高系统输出电流，输出功率大，可以用在较长线路，较高电压电网融冰装置使用。但该装置还存在以下缺点：1、该装置采用六组三相桥并联结构，输入端需要大容量变压器与电网连接，增加了设备体积和成本。2、由于设备基于电压源两电平变流器结构设计，需无源滤波装置，随系统设计容量的增大，无源滤波器体积和成本也会增加，同时系统损耗增大。3、该装置只具备融冰功能，设计中未考虑其他用途，因此在线路无覆冰情况下，设备闲置设备利用率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种带有源滤波功能的高压直流融冰装置，以解决：

1.    现有的直流融冰装置通用性不足，无法满足电力系统各种电压等级输电线路融冰问题；

2.    现有设备基于电压源两电平变流器结构设计，需无源滤波装置，随系统设计容量的增大，无源滤波器体积和成本也会增加，同时系统损耗增大等问题。

3.    现有直流融冰装置只具备融冰功能，线路无覆冰情况下，设备闲置利用率不高等问题；

本发明技术方案：

一种带有源滤波功能的高压直流融冰装置，它包括：

输入隔离功能模块：用于连接交流母线电源，负责完成整个装置的上电过程，与检测功能模块导线连接；

检测功能模块，用于检测输入隔离功能模块的三相交流电压和电流，并将检测结果送至主控制功能模块，与主控制功能模块和电抗器功能模块导线连接；

电抗器功能模块，用于对输入电压进行输入滤波及直流电压泵升，与多电平变流器功能模块导线连接；

主控制功能模块，用于整个装置的信号采集、运算、控制、保护和通讯，与多电平变流器功能模块和检测功能模块导线连接；

多电平变流器功能模块，用于接收并运行主控制功能模块发出的控制信号，将电抗器功能模块输出的交流电压变为直流电压输出给输出开关控制功能模块，同时，将故障及检测信号送至主控制功能模块，与输出开关控制功能模块和主控制功能模块导线连接；

输出开关控制功能模块，对多电平变流器功能模块输出的直流电压进行通断控制，与覆冰线路负载导线连接。

主控制功能模块包括数字信号处理器和可编程逻辑器件，二者之间通过数据线连接。

多电平变流器功能模块包括主电路、检测电路、保护电路和驱动电路，主电路与检测电路通过导线连接，检测电路与保护电路通过导线连接，保护电路与驱动电路通过导线连接，驱动电路与主电路通过导线连接。

本发明有益效果：本发明设计了一种带有源滤波功能的高压直流融冰装置，其多电平变流器功能模块中的主电路采用模块化级联多电平结构，可随时根据电网电压等级随时扩展系统级联功率单元数或改变装置串联模块的数量，适应不同电压等级的线路，解决了现有的直流融冰装置通用性不足，无法满足电力系统各种电压等级输电线路融冰问题。