[发明专利]基于电压源型换流器的直流融冰装置及其控制方法

说明书

本发明是基于电压源型换流器的直流融冰装置及其控制方法。直流融冰装置包括有连接电抗器、模块化多电平换流器、平波电抗器、融冰刀闸、融冰母线和融冰交流线路,其中模块化多电平换流器交流侧通过连接电抗器、隔离刀闸和断路器接在交流侧母线上，直流侧通过平波电抗器、融冰刀闸、融冰母线与融冰交流线路连接。本发明的直流融冰装置不需要专用变压器，充分利用了全H桥模块可输出正、零、负的三种模块电压的特性，使得模块化多换流器直流侧电压、电流均可在额定值与零之间连续可调，一套融冰装置可满足多条不同长度、不同电阻率输电线路融冰需要，在所有运行工况中，交流电能质量均可得到保证。本发明的直流融冰装置的控制方法简单方便。

技术领域

本发明是涉及基于电压源型换流器的直流融冰装置及其控制方法，特别是一种基于全H桥子模块的模块化多电平换流器的直流融冰装置及其控制方法，属于输电网输电线路直流融冰应用的创新技术。

背景技术

电力系统遭受的各种自然灾害中，冰灾是最严重的威胁之一。与其它事故相比，冰灾给电网造成的损失往往更为严重，轻则发生冰闪，重则会造成倒塔断线，甚至电网瘫痪。

近年来，全球各类气象灾害更为频繁，极端天气气候事件更显异常，冰灾造成电力系统的损失和影响更趋严重，破坏程度越来越强，影响也越来越复杂，应对难度也越来越大。如1921年10月瑞典冰灾、1972 年1月美国哥伦比亚州冰灾、1998年1月美国东北部和加拿大东南部冰灾、1999年12月法国冰灾、瑞典南部2005年1月冰灾、德国2005年 11月冰灾。

受大气候、微地形、微气象条件的影响，我国冰灾事故频繁发生，电网受到的影响越来越严重。2005年初,华中地区历史上罕见的低温雨雪冰冻天气给我国华中、华北电网造成严重的灾害。2008年初，低温雨雪冰冻天气袭击我国南方、华中、华东地区，导致贵州、湖南、广东、云南、广西和江西等省输电线路大面积、长时间停运，给国民经济和人民生活造成巨大损失。2011年1月，贵州省、湖南省、江西省、广西桂北地区、广东粤北地区和云南滇东北地区的输变电设施相继出现覆冰险情，先后导致多条线路和变电站。2012年初、2013年初我国电网都不同程度受到覆冰的影响。

2008年冰灾后，我国电力科技工作者自主进行了直流融冰技术及装置的研发，成功研发出了具有完全自主知识产权的大功率直流融冰装置，主要包括带专用整流变压器直流融冰装置（ZL201010140060.5）和不带专用整流变压器的直流融冰装置（ZL201010140086.X），进而在全国进行了推广应用，到目前为止，共有约100余套直流融冰装置投入运行，其中南方电网内布置有80多套。

2009年-2014年的各个覆冰期中，南方电网应用直流融冰装置对 110kV及以上架空线路实施直流融冰400多次，保证了线路和电网的安全，湖南、四川、江西和浙江等地也有一定的应用。

上述两种直流融冰装置均采用了晶闸管可控整流技术，在运行中均会消耗一定的无功、产生特征次谐波，给接入交流系统带来一定的影响。特别是不带专用整流变压器的直流融冰装置，只能采用6脉波整流，运行时谐波污染严重，现场实际应用时需将其接入点的负荷转移到其它母线。