基于液流電池的交流融冰方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于液流電池的交流融冰方法，包括如下步驟：將需融冰輸電線路末端與包括電阻器和第六開關(guān)單元的接地系統(tǒng)相連接；主控系統(tǒng)計(jì)算出防止需融冰輸電線路覆冰的臨界電流；主控系統(tǒng)得出所需融冰功率；閉合第三開關(guān)單元、閉合連接高壓母線和需融冰輸電線路始端的開關(guān)單元、以及閉合第六開關(guān)單元；主控系統(tǒng)控制液流電池供電系統(tǒng)輸出功率達(dá)到所需融冰功率P；主控系統(tǒng)計(jì)算融冰所需時(shí)間；主控系統(tǒng)判斷是否達(dá)到融冰所需時(shí)間，是則斷開第六開關(guān)單元；本發(fā)明通過將需融冰輸電線路末端連接接地系統(tǒng)，需融冰輸電線路始端采用液流電池供電系統(tǒng)結(jié)合太陽能供電系統(tǒng)或風(fēng)力供電系統(tǒng)作為融冰交流電源，既節(jié)能又實(shí)用、使用方便。
【專利說明】基于液流電池的交流融冰方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸電線路融冰【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種基于液流電池的交流融冰方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]中國是世界上輸電線路覆冰最嚴(yán)重的國家之一，嚴(yán)重覆冰會導(dǎo)致輸電線路機(jī)械和電氣性能急劇下降，從而導(dǎo)致覆冰事故的發(fā)生。我國湖南、湖北、貴州、江西、云南、四川、河南和陜西等省都曾發(fā)生過輸電線路覆冰事故，覆冰事故已嚴(yán)重威脅了我國電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]導(dǎo)線覆冰的主要危害如下:
[0004]1、過荷載:導(dǎo)線覆冰厚度的實(shí)際重量超過設(shè)計(jì)值很多，從而導(dǎo)致架空輸電線路出現(xiàn)機(jī)械和電氣方面的事故；
[0005]2、不同期脫冰或不均勻覆冰事故:相鄰檔導(dǎo)線不均勻覆冰或不同期脫冰產(chǎn)生張力差，使導(dǎo)線、地線在線夾內(nèi)滑動，嚴(yán)重時(shí)將使導(dǎo)線外層鋁股在線夾出口處全部斷裂、鋼芯抽動；
[0006]3、絕緣子串冰閃事故:絕緣子覆冰或被冰凌橋接后，絕緣強(qiáng)度下降，泄漏距離縮短，融冰時(shí)絕緣子的局部表面電阻增加，形成閃絡(luò)事故，閃絡(luò)發(fā)展過程中持續(xù)電弧燒傷絕緣子，引起絕緣子絕緣強(qiáng)度降低；
[0007]4、導(dǎo)線覆冰舞動事故:導(dǎo)線因不均勻覆冰而在風(fēng)的作用下產(chǎn)生舞動，覆冰導(dǎo)線的低頻高幅舞動造成金具損壞、導(dǎo)線斷股、相間短路、桿塔傾斜或倒塌等嚴(yán)重事故。
[0008]因此，有效實(shí)用的融冰方法對減輕輸電線路冬季受冰雪襲擊具有重要意義，現(xiàn)有技術(shù)中的融冰方法主要為各類熱力融冰方法，熱力融冰法的基本原理是在線路上通以高于正常電流密度的傳輸電流以獲得焦耳熱進(jìn)行融冰，前期研究主要包括:1982年P(guān)ohlmSn和LSnders采用的高電流密度熔冰；1976年以來中國和1993年以來加拿大MSnitobS水電局采用的短路電流熔冰以及1987?1990年日本YSsu1、YSmSmoto和Fuji等研制的電阻性鐵磁線，目前國內(nèi)220kV及以下輸電線路，除了在電力線路設(shè)計(jì)和施工中采用“避、改、抗、防”等措施外，對于發(fā)生在大范圍的輸電線路覆冰問題，導(dǎo)線的熱力融冰方法是最有效的方法。
[0009]其中，交流融冰技術(shù)的原理是將覆冰線路作為負(fù)載施加交流電源，提供融冰電流加熱導(dǎo)線使覆冰融化，現(xiàn)有技術(shù)中的交流融冰方法存在如下問題:采用發(fā)電機(jī)組提供融冰電源雖可減少投資但卻受發(fā)電機(jī)組容量與融冰所需容量的限制，大多數(shù)情況都不滿足需求；采用系統(tǒng)電源作為融冰電源使用條件受限，在電網(wǎng)故障以及解列的情況下系統(tǒng)電源斷電，無法使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種基于液流電池的交流融冰方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)手段如下:
[0012]一種基于液流電池的交流融冰方法，包括如下步驟:[0013]S1:將需融冰輸電線路末端與包括電阻器和第六開關(guān)單元的接地系統(tǒng)相連接；所述電阻器一端接地，另一端通過第六開關(guān)單元與需融冰輸電線路末端相連接，執(zhí)行S2 ；
[0014]S2:主控系統(tǒng)根據(jù)公式 Ic = (D/ P ) [ (ts-t) (Jih+31 σ ε t3+2EVffcw+2EVffELv]計(jì)算出防止需融冰輸電線路覆冰的臨界電流I。，其中D為需融冰輸電線路的導(dǎo)線直徑、P為需融冰輸電線路的導(dǎo)線電阻率、ts為需融冰輸電線路的導(dǎo)線表面溫度、h為對流換熱系數(shù)、σ為StefSn-BoltcomSnn常數(shù)、ε為需融冰輸電線路的導(dǎo)線黑度、E為需融冰輸電線路的導(dǎo)線對空氣中過冷卻水滴的捕獲系數(shù)、V為濕空氣或過冷卻水滴的移動均勻速度、W為濕空氣或過冷卻水滴的含濕量、t為濕空氣或過冷卻水滴的溫度、Cw為水的比定壓熱容、We為在需融冰輸電線路的導(dǎo)線表面蒸發(fā)的液體份額、Lv為水的汽化潛熱，執(zhí)行S3 ；
[0015]S3:主控系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的臨界電流Ic、以及當(dāng)前環(huán)境溫度下的需融冰輸電線路電阻與電阻器電阻的和值R得出所需融冰功率P = Ie2R,執(zhí)行S4 ；
[0016]S4:閉合第三開關(guān)單元、閉合連接高壓母線和需融冰輸電線路始端的開關(guān)單元、以及閉合第六開關(guān)單元，執(zhí)行S5 ；
[0017]S5:主控系統(tǒng)控制液流電池供電系統(tǒng)輸出功率達(dá)到所需融冰功率P ;所述液流電池供電系統(tǒng)包括依次串接的液流電池單元、儲能逆變器、第三變壓器和第三開關(guān)單元，該液流電池供電系統(tǒng)輸出端連接高壓母線；執(zhí)行S6 ；

[0018]S6:主控系統(tǒng)根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于包括如下步驟: 51:將需融冰輸電線路末端與包括電阻器(41)和第六開關(guān)單元(42)的接地系統(tǒng)(4)相連接；所述電阻器(41) 一端接地，另一端通過第六開關(guān)單元(42)與需融冰輸電線路末端相連接，執(zhí)行S2 ； 52:主控系統(tǒng)(5)根據(jù)公式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于所述方法在步驟S3之后還包括如下步驟: Cl:主控系統(tǒng)(5)判斷液流電池供電系統(tǒng)(3)的額定功率是否大于等于所需融冰功率P，是則執(zhí)行S4，否則執(zhí)行C2; C2:主控系統(tǒng)(5)啟動太陽能供電系統(tǒng)(I)或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(2);所述太陽能供電系統(tǒng)(O由多個(gè)相互并聯(lián)的太陽能供電支路構(gòu)成；所述風(fēng)力供電系統(tǒng)(2)由多個(gè)相互并聯(lián)的風(fēng)力供電支路構(gòu)成；每一所述太陽能供電支路包括太陽能發(fā)電站(11)、第一變壓器(12)和第一開關(guān)單元(13);每一所述風(fēng)力供電支路包括風(fēng)力發(fā)電站(23)、第二變壓器(22)和第二開關(guān)單元(21);所述太陽能供電系統(tǒng)(I)輸出端和風(fēng)力供電系統(tǒng)(2)輸出端連接高壓母線(6)，執(zhí)行 C3 ； C3:閉合第一開關(guān)單元(13)或第二開關(guān)單元(21)，閉合第三開關(guān)單元(34)，閉合連接高壓母線(6)和需融冰輸電線路始端的開關(guān)單元，以及閉合第六開關(guān)單元(42)，執(zhí)行C4 ； C4:主控系統(tǒng)(5)控制太陽能供電系統(tǒng)(I)或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(2)輸出功率結(jié)合液流電池供電系統(tǒng)(3)輸出功率共同達(dá)到所需融冰功率P，執(zhí)行S6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于所述需融冰輸電線路為高壓輸配電線路(7)、太陽能供電支路或風(fēng)力供電支路； 當(dāng)需融冰輸電線路為高壓輸配電線路(7)時(shí)，所述連接高壓母線(6)和需融冰輸電線路始端的開關(guān)單元為第四開關(guān)單元(8)，所述高壓輸配電線路(7)始端通過第四開關(guān)單元(8)連接高壓母線(6)，所述高壓輸配電線路(7)末端通過第五開關(guān)單元(9)與公共電網(wǎng)(10)相連接； 當(dāng)需融冰輸電線路為太陽能供電支路時(shí)，所述連接高壓母線(6 )和需融冰輸電線路始端的開關(guān)單元為第一開關(guān)單元(13)； 當(dāng)需融冰輸電線路為風(fēng)力供電支路時(shí)，所述連接高壓母線(6)和需融冰輸電線路始端的開關(guān)單元為第二開關(guān)單元(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于通過高壓母線(6 )相互連接的所述太陽能供電系統(tǒng)(I )、風(fēng)力供電系統(tǒng)(2 )和液流電池供電系統(tǒng)(3 )，與通過高壓輸配電線路(7)連接高壓母線(6)的公共電網(wǎng) (10)構(gòu)成并網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于當(dāng)需融冰輸電線路為高壓輸配電線路(7)時(shí)，步驟SI之前還具有如下步驟: 斷開第一開關(guān)單元(13)、第二開關(guān)單元(21)、第三開關(guān)單元(34)、第四開關(guān)單元(8)和第五開關(guān)單元(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于當(dāng)需融冰輸電線路為太陽能供電支路時(shí)，步驟SI之前還具有如下步驟: 斷開第一開關(guān)單元(13)、第二開關(guān)單元(21)、第三開關(guān)單元(34)、第四開關(guān)單元(8)、以及第一變壓器(12)與太陽能發(fā)電站(11)之間的連接；所述太陽能供電支路斷開太陽能發(fā)電站(11)的連接處作為需融冰輸電線路末端。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于當(dāng)需融冰輸電線路為風(fēng)力供電支路時(shí)，步驟SI之前還具有如下步驟: 斷開第一開關(guān)單元(13)、第二開關(guān)單元(21)、第三開關(guān)單元(34)、第四開關(guān)單元(8)、以及第二變壓器(22)與風(fēng)力發(fā)電站(23)之間的連接；所述風(fēng)力供電支路斷開風(fēng)力發(fā)電站(23)的連接處作為需融冰輸電線路末端。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于可以將需融冰輸電線路末端的每一相分別與接地系統(tǒng)(4)相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于可以將需融冰輸電線路末端的兩相或三相短接到一起再與接地系統(tǒng)(4)相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于液流電池的交流融冰方法，其特征在于所述第四開關(guān)單元(8)與高壓母線(6)之間還設(shè)置有第四變壓器(50);所述第一開關(guān)單元(13)、第二開關(guān)單元(21)、第三開關(guān)單元(34)、第四開關(guān)單元(8)、第五開關(guān)單元(9)和第六開關(guān)單元(42)為手動開關(guān)或開關(guān)柜。
【文檔編號】H02G7/16GK103457225SQ201310443076
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】趙海軍, 張華民, 馬相坤, 邵家云 申請人:大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司