[发明专利]基于图解法的直流融冰装置融冰变压器档位设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种基于图解法的直流融冰装置融冰变压器档位设计方法。

背景技术

我国南方地区冰雪灾害频发，输电线路覆冰后易于引起断线倒杆，严重威胁到电网的安全稳定运行和供电可靠性。特别是2008年特大冰灾中，冰冻天气持续袭击我国华东、华中等地区，导致湖南、浙江、江西等多个省份大面积、长时间停电，给国民经济和人民群众的生产生活造成了巨大损失。为此，国内多家单位研制了多种型号的融冰装置，其中基于“可调档变压器+不控整流电路”拓扑结构的直流融冰装置因具有结构简单、成本低廉、融冰可靠性高等优点而成为市场主流。如图1所示，该直流融冰装置包括融冰变压器，融冰变压器的原边和10/35Kv母线相连，融冰变压器的副边抽头通过整流器、输出刀闸和覆冰线路相连。但该类装置是基于二极管不控整流电路，为了同时满足变电站多条输电线路的融冰需求，融冰变压器一般需设置多个档位来使装置输出电压电流可在较大范围内可调，此时融冰变压器的档位配置成为影响装置融冰性能、成本以及体积重量的关键因素。

目前，工程技术人员一般采用试凑法来设计融冰变档位，即首先根据某条线路的融冰需求设计出融冰变压器的一个档位；再核算该档位是否满足第二条线路的融冰需求，不满足时则增加新的变压器档位；然后再核算已有档位是否满足第三条线路的融冰需求……,如此反复直至所设计的多个档位能满足所有覆冰线路的融冰需求。这种方法原理简单、门槛低，但当有融冰需求的输电线路数量较多时(500kV变电站出线一般多达十条甚至二十条)，其循环迭代过程计算量大；而且若设计出的档位数量超过容许极限，则需要改换初设条件重新设计直至满足要求。更重要的是，每个档位对应副边电压的选定缺乏统筹性，即一般仅考虑某条线路的需求而不兼顾多条线路，这往往导致设计出的变压器档位数量偏多且缺乏对线路参数变化时的适应性，设计结果难以达到最优。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够简化设计过程并使档位数量尽量少、降低融冰变压器的设计和制造成本，设计过程简单、设计结果优良、可移植性强、设计档位数量少、实现快捷、使用方便的基于图解法的直流融冰装置融冰变压器档位设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于图解法的直流融冰装置融冰变压器档位设计方法，步骤包括：

1)确定变电站各线路的融冰需求电压；

2)绘制出各线路融冰需求电压的二维平面图：将融冰需求电压作为横轴、各线路的线路序号作为纵轴，将变电站各线路的融冰需求电压统一绘制在同一幅二维平面图中；

3)提取二维平面图中各线路融冰需求电压的交集区段：按照涵盖尽可能多线路的原则，在二维平面图标注出融冰需求电压的交集区段；检测是否剩余有和其它线路没有交集区段的线路，如果剩余有和其它线路没有交集区段的线路，则对该线路单独标注出融冰需求电压区域；

4)根据各线路融冰需求电压的交集区段确定融冰变压器副边的档位：从每一个融冰需求电压区域中选择一个电压作为一个档位，从而得到由所有融冰需求电压区域对应的电压构成融冰变压器副边的档位；且在前述各个交集区段中分别选择一个电压值作为变压器的多个副边电压，由此确定出变压器的各个档位。

优选地，所述步骤1)的详细步骤包括：

1.1)确定变电站各线路容许的最大融冰电流I_max和最小融冰电流I_min；

1.2)根据直流融冰时输电线路的接线方式，结合最大融冰电流I_max和最小融冰电流I_min计算各线路容许的融冰装置最高输出直流电压U_max和最低输出直流电压U_min；

1.3)根据融冰装置中融冰变压器原边和副边的电压关系，计算出各线路融冰时所需要的融冰变压器副边的电压范围[U_2min,U_2max]作为融冰需求电压。