[发明专利]直流融冰装置实现融冰功能的控制保护方法

说明书

技术领域

 本发明属于电力系统领域，特别涉及一种可同时实现三相导线融冰和架空地线融冰功能的直流融冰装置控制保护方法。

背景技术

 2008年我国南方地区发生了严重的冰雪灾害，出现了大面积倒塔现象，给输电线路和电网结构造成了极大破坏。为此，国内单位积极开展抗冰、融冰方面的研究工作，并研制成功了直流融冰装置。直流融冰装置一般由晶闸管换流阀及一些辅助设备构成，可以将发电机或电网的3相交流电压整流成直流电压。融冰时，将直流电压加在输电线路上形成电流回路，通过发热达到对线路导线融冰的目的。大量实践证明，直流融冰装置在线路导线融冰方面具有显著效果。

直流融冰装置直流侧通过6把或4把隔离开关与三相导线连接，三相导线在对站用专用导线或隔离开关直接短接，直流融冰装置和导线形成了直流回路。直流融冰装置对导线进行融冰时，一般都是以回路中流通的直流电流Id大小作为控制对象，以定Id作为控制目标进行闭环控制。正常运行时，换流阀阳极接地点中流过的接地电流Idgnd非常小，理论值为0。当融冰线路上某点发生接地短路故障时，在接地短路故障点和换流阀阳极接地点之间通过大地也会形成一条电流回路，对直流电流Id进行分流，此时Idgnd中的电流会变得比较大。根据这种现象为直流融冰装置设置了接地短路保护，专门用于在直流融冰装置对导线融冰时，对导线接地短路故障进行保护。

三相导线融冰时可选择的方式有两种：一去一回融冰方式和一去二回融冰方式。一去一回融冰方式指三相导线中第一相和第二相或第三相短接形成融冰回路；一去二回融冰方式指三相导线中第二相和第三相导线两侧先短接形成并联回路，然后再与第一相导线短接串联从而形成融冰回路。

为了防止三相导线在融冰期间因覆冰载荷不均而出现倒塔情况，因此在对三相导线进行融冰时需要采取均衡融冰的控制策略，配合图1所示，即，在一去一回的融冰方式下，先进行AB相导线融冰模式（S1、S3闭合，S2、S4打开）融冰，再进行BC相导线融冰模式（S2、S4闭合，S1、S3打开）融冰，最后进行CA相导线融冰模式（S1、S4闭合，S2、S3打开）融冰；如果直流侧只有4把选相隔离开关，在一去二回的融冰方式下，先进行A相导线全电流BC相导线半电流融冰模式（S1、S3、S4闭合，S2打开）融冰，再进行AB相导线半电流C相导线全电流融冰模式（S1、S2、S4闭合，S3打开）融冰；如果直流侧有6把选相隔离开关，在一去二回的融冰方式下，先进行A相导线全电流BC相导线半电流融冰模式融冰，再进行B相导线全电流CA相导线半电流融冰模式融冰，最后进行C相导线全电流AB相导线半电流融冰模式融冰。在每种融冰模式之间切换时，一般的控制策略是，先将直流电流逐步下降为0，再将直流隔刀全部打开，再把下一种融冰模式对应的直流隔刀闭合，最后将直流电流逐步提升到原先的电流值。在实际融冰过程中，还可根据导线覆冰的脱落情况确定是停止融冰还是再进行不同融冰模式之间的切换。

在冰灾期间，输电铁塔顶部的架空地线同样会存在严重覆冰问题。由于架空地线一般在每个铁塔上都会直接接地，因此直流融冰装置一直无法对架空地线进行融冰。在凝冻期间，架空地线因严重覆冰而导致弧垂下垂，接近甚至低于导线。线路导线在正常运行时因为与架空地线之间的绝缘距离不足而出现放电情况引起跳闸，从而导致导线无法正常输电；线路导线在融冰过程中覆冰脱落而产生舞动更容易对架空地线放电，从而影响导线的正常融冰。因此，只有对线路导线和架空地线都进行融冰才能彻底解决输电线路的覆冰问题，才能保证输电线路不仅不出现倒塔情况，而且还能正常输电运行。

目前在一些输电线路覆冰情况严重的地区电力运行单位已对部分输电线路的架空地线进行了绝缘化改造。所谓架空地线的绝缘化改造是指架空地线与铁塔不再直接相连，而是通过架空地线绝缘装置（包括绝缘子和并联放电间隙）与铁塔相连，架空地线每隔一段距离（例如：4~5km）装设一台接地开关，在输电期间接地开关闭合，确保架空地线可靠接地，在融冰期间接地开关打开，并且在两根架空地线末端互相短接或与导线短接，使两根架空地线之间或与导线之间形成融冰电流流通的回路。