本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種高壓交流輸電線防冰技術(shù)。具體來說，涉及一種高壓交流輸電線路導線防冰裝置及其組合。

背景技術(shù)：

在冬季雨雪天氣下，持續(xù)低溫雨雪冰凍會造成輸電線路的冬季覆冰現(xiàn)象。野外的高壓輸電線路覆冰容易引起各種機械事故和電氣事故。故如何防止野外高壓輸電線路覆冰是電力系統(tǒng)的重大難題。主流的熱力除冰法通過增加輸電線路中的電流或電流密度，或增加輸電導線的等效電阻，或同時增加導線電流和導線電阻，使輸電導線自身發(fā)熱，從而融化導線上方的覆冰。主要包括短路電流除冰、高頻激勵除冰、直流電流除冰、潮流調(diào)度除冰。其中，短路電流除冰、直流電流除冰、潮流調(diào)度除冰在實施輸電線路除冰時，需要停電4-8個小時/次，對電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和經(jīng)濟效益存在很大的負面影響。

基于趨膚效應(yīng)的在線高頻除冰防冰方法可實現(xiàn)在線(不停電)防冰除冰。高頻高壓激勵施加在覆冰導線上時，能使敷冰成為有損電介質(zhì)而直接發(fā)熱，也能引起導線的趨膚效應(yīng)，使電流只在導體表面流通，造成更大的等效電阻損耗發(fā)熱，從而利用二者共同產(chǎn)生的熱量除冰。現(xiàn)有的高頻除冰防冰方法只能在需要除冰線路的中點安裝高頻高壓激勵裝置(高頻電源)，在線路的兩端安裝陷波器(高通濾波器)，以控制高頻電流的作用范圍。而除冰線路的中點所處位置大多數(shù)是森林、山區(qū)、湖泊等環(huán)境惡劣偏遠地區(qū)，建設(shè)成本很高，工作人員需要長途跋涉才能進站操作及維護，勞動強度大，甚至可能造成人員傷亡；線路中點為湖泊等情況下，線路中點所在地理位置無法建設(shè)高頻電源。

此外，高頻電源的核心部件-高頻逆變開關(guān)組件多采用IGBT、MOSFET等半導體功率器件串并聯(lián)組成，這些半導體開關(guān)價格昂貴，裝置的建設(shè)成本非常高，設(shè)備運行的性價比很低。以上分析說明現(xiàn)有的高頻除冰防冰方法不具備良好的工程應(yīng)用前景。如何克服上述問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要研究的方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有高頻除冰防冰裝置的安裝地點偏遠，導致建設(shè)及維護成本非常高，操作人員勞動強度大，響應(yīng)時間周期長，甚至可能帶來生命危險等問題。本發(fā)明提出了基于半導體功率器件-反向開關(guān)晶體管(Reservely Switched Dynistor,RSD)的新型高頻電源防冰裝置，以解決上述問題。

為了達到本發(fā)明的目的，技術(shù)方案如下：

一種高壓交流輸電線路導線防冰裝置，包括融冰裝置和高通濾波器；所述需要除冰的交流輸電線路的單根交流導線的兩個端點分別為A端和B端，稱為融冰段AB；需要除冰的融冰段AB的端點A端安裝融冰裝置，另一端的端點B端連接接地的第二高通濾波器；所述融冰裝置包括電感L1、電容C、電容C2、隔離開關(guān)K、隔離開關(guān)K4、隔離開關(guān)K5、隔離開關(guān)K6、高頻電源、電容C3、高頻變壓器T和第一高通濾波器；所述高頻電源依次通過高頻變壓器T、電容C、隔離開關(guān)K及電容C2接入融冰段AB的A端的輸入點，所述電容C2的一端連接隔離開關(guān)K的一端，所述電容C2的另一端連接融冰段AB的A端的輸入點；所述電感L1一端連接隔離開關(guān)K和電容C2的公共端，所述電感L1另一端連接隔離開關(guān)K4和電容C3的公共端，所述電容C3的一端連接隔離開關(guān)K4和電感L1的公共端，所述電容C3的另一端連接融冰段AB的A端輸出點，所述隔離開關(guān)K4的一端連接電容C3的一端，所述隔離開關(guān)K4的另一端連接第一高通濾波器的一端，所述第一高通濾波器的另一端接地；所述隔離開關(guān)K5的一端連接隔離開關(guān)K和電容C2的公共端，另一端連接融冰段AB的A端輸出點；所述第二高通濾波器的一端連接隔離開關(guān)K6的一端，所述第二高通濾波器的另一端接地，所述隔離開關(guān)K6的另一端連接融冰段AB的B端。

通過采用這種技術(shù)方案：高頻電源依次通過高頻變壓器T和諧振電容C接入于高壓交流輸電線路中，將高頻電流疊加到工頻電流上，使線路導線的有效除冰防冰電流達到或超過最小除冰防冰電流，實現(xiàn)高壓輸電線路的導線防冰，能夠?qū)崿F(xiàn)不停電防冰，降低了因停電造成的經(jīng)濟損失。

優(yōu)選的是，上述高壓交流輸電線路導線防冰裝置中：所述高頻電源包括交流電源P2、隔離開關(guān)K2、工頻變壓器T1、隔離開關(guān)K1、晶閘管全橋整流模塊、儲能電容C0、濾波電感L0、反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊，諧振電容C1和電感L1；所述交流電源P2經(jīng)隔離開關(guān)K2連接工頻變壓器T1的輸入端、所述工頻變壓器T1的輸出端經(jīng)隔離開關(guān)K1連接晶閘管全橋整流模塊，所述晶閘管全橋整流模塊經(jīng)儲能電容C0、濾波電感L0構(gòu)成的儲能電路連接反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊，所述反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊的輸出端連接諧振電容C1和諧振電感L3構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路，所述串聯(lián)諧振電路的輸出端連接高頻變壓器T的輸入端。

通過采用這種技術(shù)方案：交流電源P2輸出的交流電壓經(jīng)工頻變壓器變壓后輸出至晶閘管全橋整流模塊轉(zhuǎn)化為直流電，存儲在由儲能電容C0、濾波電感L0構(gòu)成的儲能電路，再經(jīng)反向開關(guān)晶體管(RSD)全橋逆變模塊轉(zhuǎn)化為高頻雙極性方波，經(jīng)諧振電容C1和諧振電感L3組成的串聯(lián)諧振單元，通過高頻變壓器T和諧振電容C接入于高壓交流輸電線路，輸出高頻高幅值除冰電流。

另一種優(yōu)選方案是：所述高頻電源包括直流電源、儲能電容C0、反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊，諧振電容C1和電感L1；儲能電容C0并聯(lián)于直流電源的輸出端、所述直流電源依序經(jīng)反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊和由諧振電容C1和諧振電感L3構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路連接至工頻變壓器T1。

通過采用這種技術(shù)方案：直流電源輸出的直流電經(jīng)反向開關(guān)晶體管(RSD)全橋逆變模塊轉(zhuǎn)化為高頻雙極性方波，經(jīng)諧振電容C1和諧振電感L3串聯(lián)諧振后通過高頻變壓器T和諧振電容C接入于高壓交流輸電線路。

更優(yōu)選的是：高頻電源輸出的絕大部分高頻電流通過融冰段AB、隔離開關(guān)K6、第一高通濾波器回到變壓器T的接地端。進一步的優(yōu)選是：所述AB段線路的線路阻值R與電感L1的阻抗相比，R≤0.1L1。

通過這種方式：電容C2與AB段線路電感組成串聯(lián)諧振電路，將AB段的等效非阻性高頻阻抗L0降低為約等于0，當AB段的線路電阻R的阻抗遠小于L1時，絕大部分高頻電流通過AB段導線、隔離開關(guān)K6、第一高通濾波器及接地端回到變壓器T的接地端，導線發(fā)熱，從而去除導線敷冰，同時避免了高頻電流對除冰線路之外的電力線路的影響。

本發(fā)明具有的有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高頻電源可以直接安裝在輸變電站，無需安裝在輸電線路的中點，大幅減少了除冰防冰裝置的安裝難度、建設(shè)成本及維護成本，同時，工作人員無需長途跋涉到線路的中點操作及維護，顯著降低了人力成本，實現(xiàn)了調(diào)度指令的快速響應(yīng)；高頻電源采用RSD作為功率開關(guān)，輸出高頻大功率電流，與基于IGBT、MOSFET的高頻電源相比，本發(fā)明所述的高頻電源的成本明顯降低，而電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性卻顯著上升。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖，其中A—B段為高壓交流輸電線路的除冰段；

圖2是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中高頻電源模塊的一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖2中高頻電源模塊的另一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍不僅僅局限于實施例。

如圖1-4所示本發(fā)明的實施例1：

一種高壓交流輸電線路導線防冰裝置，包括融冰裝置和高通濾波器；所述需要除冰的交流輸電線路的單根交流導線的兩個端點分別為A端和B端，稱為融冰段AB；需要除冰的融冰段AB的端點A端安裝融冰裝置，另一端的端點B端連接接地的第二高通濾波器；所述融冰裝置包括電感L1、電容C、電容C2、隔離開關(guān)K、隔離開關(guān)K4、隔離開關(guān)K5、隔離開關(guān)K6、高頻電源、電容C3、高頻變壓器T和第一高通濾波器；所述高頻電源依次通過高頻變壓器T、電容C、隔離開關(guān)K及電容C2接入融冰段AB的A端的輸入點，所述電容C2的一端連接隔離開關(guān)K的一端，所述電容C2的另一端連接融冰段AB的A端的輸入點；所述電感L1一端連接隔離開關(guān)K和電容C2的公共端，所述電感L1另一端連接隔離開關(guān)K4和電容C3的公共端，所述電容C3的一端連接隔離開關(guān)K4和電感L1的公共端，所述電容C3的另一端連接融冰段AB的A端輸出點，所述隔離開關(guān)K4的一端連接電容C3的一端，所述隔離開關(guān)K4的另一端連接第一高通濾波器的一端，所述第一高通濾波器的另一端接地；所述隔離開關(guān)K5的一端連接隔離開關(guān)K和電容C2的公共端，另一端連接融冰段AB的A端輸出點；所述第二高通濾波器的一端連接隔離開關(guān)K6的一端，所述第二高通濾波器的另一端接地，所述隔離開關(guān)K6的另一端連接融冰段AB的B端。

其中，所述高頻電源包括交流電源P2、隔離開關(guān)K2、工頻變壓器T1、隔離開關(guān)K1、晶閘管全橋整流模塊、儲能電容C0、濾波電感L0、反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊，諧振電容C1和電感L1；所述交流電源P2經(jīng)隔離開關(guān)K2連接工頻變壓器T1的輸入端、所述工頻變壓器T1的輸出端經(jīng)隔離開關(guān)K1連接晶閘管全橋整流模塊，所述晶閘管全橋整流模塊經(jīng)儲能電容C0、濾波電感L0構(gòu)成的儲能電路連接反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊，所述反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊的輸出端連接諧振電容C1和諧振電感L3構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路，所述串聯(lián)諧振電路的輸出端連接高頻變壓器T的輸入端。

高頻電源也可由直流電源、儲能電容C0、反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊，諧振電容C1和諧振電感L3構(gòu)成。其中，儲能電容C0并聯(lián)于直流電源的輸出端、所述直流電源依序經(jīng)反向開關(guān)晶體管全橋逆變模塊和由諧振電容C1和諧振電感L3構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路連接至高頻變壓器T的輸入端。

圖中：A-B段為需要除冰的線路。

實踐中，其工作過程如下：當高壓交流輸電線線路正常工作、不需要除冰時，隔離開關(guān)K5閉合，隔離開關(guān)K6、隔離開關(guān)K、隔離開關(guān)K4均斷開，將除冰裝置從輸電系統(tǒng)隔離，除冰裝置不工作。當線路AB段需要除冰時，K5斷開，K、K6、K4均閉合，高頻電源通過高頻變壓器T輸出高頻電流，電容C2與AB段線路電感組成串聯(lián)諧振電路，將AB段的等效非阻性高頻阻抗L0降低為約等于0，AB段的阻抗基本上只剩下線路電阻性阻抗R，當AB段的線路電阻R的阻抗遠小于L1時，絕大部分高頻電流通過AB段線路導線，形成AB段線路導線的高頻除冰電流。一般情況下，R和L1的比例為R≤0.1L1，此比例值為建議的較優(yōu)化值，但實際應(yīng)用時，根據(jù)實際效果設(shè)計比例值，而不局限于此值。電感L1和C3串聯(lián)諧振，兩者的工頻總阻抗接近或等于0，減小或消除L1對工頻線路的影響。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案，因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。