[发明专利]一种多功能集约型直流融冰装置

说明书

本发明公开了一种多功能集约型直流融冰装置，以提高装置利用率和综合性价比。本发明包括三相滤波电抗、静态电压发生器、短接开关、三相不控整流器。其中静态电压发生器一端经滤波电抗连接到电网，另一端连接到三相不控整流器的交流输入侧；短接开关并联在三相不控整流器交流输入侧的三相之间。当需要融冰时，断开短接开关，控制静态电压发生器的输出电压来连续调节三相不控整流器的交流输入电压，进而控制输出融冰电压电流；当不需要融冰时，闭合融冰开关，使静态电压发生器作为SVG运行。本发明将造价低廉的不控整流器与技术指标好的SVG互补组合，使得直流融冰装置整体功能多、造价适中、综合性价比高。

技术领域

本发明涉及融冰技术领域，具体涉及到一种多功能集约型直流融冰装置。

背景技术

我国冰雪灾害频发，输电线路覆冰后易引起断线倒杆，严重威胁到电网的安全运行和供电可靠性。为此，国内外开发了多种型号的直流融冰装置，为电网抗灾提供了技术手段。根据结构原理，现有的直流融冰装置主要可分为三类：

第一类是基于二极管的不控整流型直流融冰装置，如2009年5月20日公开的中国发明专利CN200810031940.1等。此类装置结构简单、造价较低；但输出电压不能连续调节而可控性较差，为使同一台融冰装置能满足多条不同长度、线径输电线路的融冰需求，需配置具有档位数量较多且深度调压的融冰变压器；而且该类融冰装置仅具有融冰功能而难以扩展，装置利用率较低。

第二类是基于晶闸管的相控整流型直流融冰装置，如2008年12月3日公开的中国发明专利CN200810047959.5等。此类装置输出融冰电压连续可调，且兼具直流融冰和无功补偿两种功能，装置利用率较高；但晶闸管相控整流并网谐波大，需配套多组大容量的滤波电容电抗器组才能满足并网谐波要求，整体占地面积大、造价高。

第三种是利用IGBT等可关断器件的全控整流型直流融冰装置，如2012年10月17日公开的中国发明专利CN201210211925.1等。此类装置可兼具有直流融冰、无功补偿、有源滤波等多种功能，并网谐波小且融冰电压连续可调，技术指标好；但其变流器额定电压电流需按照最大融冰电流和最大工作电压来选取，导致变流器容量远大于融冰容量，由于IGBT等全控型开关器件单位容量的造价远高于二极管或晶闸管，使得此类融冰装置的整体造价高，难以推广应用。

除此以外，《兼具无功补偿与有源滤波功能的新型融冰装置》(高电压技术，2016年第7期)和中国发明专利201510138254.4提出了将STATCOM与三相不控整流器并联连接到融冰变压器的结构，利用三相不控整流器+融冰变压器实现融冰，并复用融冰变压器作为STATCOM的滤波电抗，从而使装置整体具有融冰、无功补偿和有源滤波功能，且STATCOM容量与融冰容量可独立优化配置。但其STATCOM变流器与三相不控整流器相互独立而不能同时工作，即STATCOM部件不能参与直流融冰。这一方面使得三相不控整流器的容量需按照最大融冰容量配置，且因融冰输出电压不连续而需融冰变压器设置多个档位来适应不同线路的融冰需求；另一方面，该装置在融冰期间无法提供动态无功补偿和有源滤波功能，即其融冰功能和无功补偿功能只能分时投入而不能同时兼得。

文献《新型模块化多电平直流融冰装置》(论文发表于《电力系统自动化》2013年第16期)提出了一种利用SVG进行融冰的方案，通过调控两台星接链式SVG的中性点电压来实现直流融冰，其融冰和无功补偿可同时运行，技术性能优异。但由于该方式下换流链每相桥臂中会同时流过交流侧电流和直流电流，且桥臂输出电压中也包含有电网相电压和直流输出电压，导致变流器容量会远大于融冰输出容量，据分析计算，该其变流器容量至少为融冰输出容量的2.9倍，即SVG变流器容量利用率仅接近1/3，导致变流器容量大、造价高、经济性差。

发明内容

本发明目的在于公开一种兼具有无功补偿和融冰等多种功能、且全控整流器容量较小的集约型直流融冰装置，从而提高装置利用率和综合性价比。