[发明专利]一种混合型直流融冰装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种混合型直流融冰装置及其控制方法，包括全桥MMC换流器和晶闸管型直流融冰装置，全桥MMC换流器的交流侧和晶闸管型直流融冰装置的交流侧并联联接到电源的交流电源母线上，晶闸管型直流融冰装置的直流侧分别串接刀闸K4、一个直流平波电抗器和刀闸K5、一个直流平波电抗器后连接到直流母线，全桥MMC换流器的直流侧分别串接刀闸K1、一个直流平波电抗器和刀闸K2、一个直流平波电抗器后连接到直流母线，正极直流母线和负极直流母线间搭接有刀闸K3，直流母线连接到被融冰的两条输电线路一端，两条输电线路另一端短接。本发明解决了单一融冰装置存在的缺陷，融冰时的电网可靠性更高和能耗更低，设备的使用效率提高。

技术领域

本发明属于混合型直流融冰设备技术领域，具体涉及一种混合型直流融冰装置及其控制方法。

背景技术

目前，因输电线路结冰和积雪而造成高压输电线断线和倒塔、倒杆的事故时有发生，高压输电线路断线和倒塔事故严重影响了电网的安全运行，造成大面积停电事故。为了防止这类事故的发生，必须及时将导线上的结冰和积雪化掉，目前主要采取机械(振动)式、电热式两大类的融冰方法。机械(振动)式融冰，即采用振动导线的方法使冰雪脱落，其特点是简单操作，无需浪费电能，但其缺点是必须逐档进行，速度慢，而且在地面结冰和积雪严重的情况下，往往因为交通问题而不能到达高山上的输电线路而无法进行操作。电热式融冰技术，即利用将线路末端短路而产生的大电流将导线加热而达到融冰的目的，和机械(振动)式融冰方法相比，电热式融冰技术的优点是融冰速度较快，不受路面结冰和积雪的影响，但需耗费一定的电能和配置相关的配套装置。现在普遍采用电热式融冰技术有交流大电流融冰技术和直流大电流融冰技术。由于直流大电流融冰技术的具有融冰电源容量小、融冰电流平滑可调、融冰时对系统冲击很小等优点得到电力系统的广泛应用。其缺点是需要另外配备整流和滤波装置，并且因为线路严重结冰的现象并不常见，这些装置的利用率较低。中国专利(申请号为200810060026.X和200810120372.2)公开了两类能将直流大电流融冰技术和静态无功补偿技术(SVC)相结合的装置，有效地提高了设备利用率，并且由于采用晶闸管为功率器，因此具有很高的融冰电流。但是上述发明的两类装置里均需要配置大量的基于电容器和电抗器的无源滤波器，因此存在占地面积大、融冰时无功功率变化大、容易产生谐波谐振等问题。中国专利(申请号为201110362882.2)公开了一种基于电压源型换流器的双功能直流融冰装置，该发明装置将融冰功能和STATCOM功能结合起来，但是，该发明存在如下缺点：1)该装置需要一个降压变压器，增加了损耗和成本；2)因为电路结构的限制，该发明装置的直流电压可调范围小，从而要求所有被融冰输电线路的长度大致相同，但往往一个变电站的输电线路的长度并不是大致相同的，因此该发明装置不能对变电站的所有输电线路进行融冰。中国专利(申请号为201320048177.X)公开了一种基于级联型电压源型换流器(全桥MMC换流器)的融冰兼STATCOM技术，较成功地解决了上述问题。但是由于该技术采用IGBT为功率器件，其融冰电流受到了一定的限制。另外，我国现有的直流融冰装置每年在入冬时均要进行带输电线路的融冰演练以确保设备的正常工作，该演练带来两个问题：1)由于演练时需要停运输电线路，降低了电网的安全可靠性；2)造成了大量的电能浪费(每次演练均要消耗几万到几十万度电)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种混合型直流融冰装置，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种混合型直流融冰装置，包括全桥MMC换流器和晶闸管型直流融冰装置，全桥MMC换流器的交流侧和晶闸管型直流融冰装置的交流侧并联联接到电源的交流电源母线上，晶闸管型直流融冰装置的直流侧输出端正极和负极分别串接刀闸K4、一个直流平波电抗器和刀闸K5、一个直流平波电抗器后连接到正极直流母线和负极直流母线，全桥MMC换流器的直流侧输出端正极和负极分别串接刀闸K1、一个直流平波电抗器和刀闸K2、一个直流平波电抗器后连接到正极直流母线和负极直流母线，正极直流母线和负极直流母线间搭接有刀闸K3，正极直流母线和负极直流母线分别连接到被融冰的两条输电线路一端，两条输电线路另一端短接。