本實(shí)用新型涉及配電線路融冰技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于移動式電池儲能裝置的配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電路。

背景技術(shù)：

冰雪災(zāi)害對電網(wǎng)、交通和農(nóng)作物等都有著嚴(yán)重的危害，我國冰雪災(zāi)害分布廣，2008年的罕見冰雪災(zāi)害給輸變電設(shè)施帶來大面積覆冰，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，部分地區(qū)供電被迫中斷，給國民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大損失。及時有效地對輸配電覆冰線路進(jìn)行除融冰是降低電網(wǎng)覆冰災(zāi)損的重要途徑之一，鑒于主網(wǎng)影響面廣，停電損失大，針對主網(wǎng)高壓輸電線路的熱力融冰技術(shù)，近年來已開展廣泛深入的研究。由于配電網(wǎng)分布面廣，線路眾多、長度遠(yuǎn)不及主網(wǎng)輸電線路，而且配電網(wǎng)覆冰線路往往處于高山地區(qū)，跨越的地形條件復(fù)雜，配電網(wǎng)直流熱力融冰難于取得大范圍融冰的效果，針對配電網(wǎng)的融冰措施研究目前還相對不足，主配網(wǎng)融冰相互配合，才能將起到盡快復(fù)電的效果，開展配電網(wǎng)線路融冰措施研究具有現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)有輸配電線路熱力融冰一般均考慮電源取自交流網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有部分適用于配電網(wǎng)中低壓線路的融冰裝置也考慮電源取自交流系統(tǒng)或臨時交流電源，尚未見適用于取自直流電源系統(tǒng)的中低壓線路融冰裝置。電池儲能裝置可用于不間斷應(yīng)急保供電、削峰填谷、提高臺區(qū)供電能力等多種場合，隨著電池儲能技術(shù)的發(fā)展，特別是磷酸鐵鋰電池儲能技術(shù)的發(fā)展，使得電池能量密度相對于傳統(tǒng)鉛酸蓄電池成倍提高，較大規(guī)模的電池儲能系統(tǒng)與變流器系統(tǒng)可緊湊集成于移動車廂，實(shí)現(xiàn)靈活、機(jī)動，具備低噪音和無污染等特點(diǎn)，促進(jìn)了基于電池儲能的移動式儲能裝置的推廣應(yīng)用。在不間斷應(yīng)急保供電、削峰填谷、提高臺區(qū)供電能力等功能的基礎(chǔ)上，集成針對配電網(wǎng)線路的直流熱力融冰功能，當(dāng)發(fā)生線路倒桿失去系統(tǒng)電源時，移動式電池儲能裝置可提供應(yīng)急直流熱力融冰功能，對于深入挖掘移動式電池儲能裝置的多樣化應(yīng)用功能以及提升裝置的工程應(yīng)用價值具有積極意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于移動式電池儲能裝置的配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電路，裝置簡單，可供應(yīng)急直流熱力融冰。

本實(shí)用新型采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種基于移動式電池儲能裝置的配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電路，包括雙向變流器、電池儲能系統(tǒng)、直流變換器、AC開關(guān)、DC開關(guān)；所述所述雙向變流器的交流端經(jīng)所述AC開關(guān)連接至所述配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電路的電源輸入端，所述雙向變流器的直流端與所述電池儲能系統(tǒng)的正負(fù)極并接，所述直流變換器的輸入端也與所述電池儲能系統(tǒng)的正負(fù)極并接，所述直流變換器的輸出端經(jīng)所述DC開關(guān)連接至所述配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電路的輸出端，用以連接至覆冰線路；所述電池儲能系統(tǒng)、雙向變流器、直流變換器、AC開關(guān)、DC開關(guān)集成于半掛式移動式車廂。

進(jìn)一步地，所述電池儲能系統(tǒng)為磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述直流變換器為對稱雙橋臂串聯(lián)直流變換器，包括緩沖電路、LC濾波電路以及兩個對稱橋臂。

進(jìn)一步地，所述直流變換器采用IGBT功率器件。

進(jìn)一步地，所述配電網(wǎng)中壓線路包括配電網(wǎng)10kV、20kV、35kV線路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電池儲能系統(tǒng)采用磷酸鐵鋰電池存儲電能，雙向變流器為磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)提供充電接口，通過基于對稱雙橋臂串聯(lián)buck-boost的直流變換器調(diào)節(jié)直流融冰電流，雙向變流器、磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)、直流變換器和開關(guān)均集成至半掛式移動式車廂。將基于對稱雙橋臂串聯(lián)buck-boost電路的直流變換器的輸入端連接至電池儲能系統(tǒng)的正負(fù)極，輸出端通過電纜連接至覆冰線路，基于對稱雙橋臂串聯(lián)buck-boost電路的直流變換器靈活調(diào)節(jié)融冰輸出電流，滿足配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電壓工作范圍寬的要求，適用于直流熱力融冰電壓高于、低于或等于電池儲能系統(tǒng)電壓即直流變換器的輸入電壓的三種工況，基于對稱雙橋臂串聯(lián)buck-boost的直流變換器采用IGBT功率器件，可在任意時刻開通和分?jǐn)?，控制和運(yùn)行方式相對簡單，輸出電壓波形質(zhì)量好，采用模塊化的結(jié)構(gòu)，便于裝置的功率擴(kuò)展。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中兩相串聯(lián)一進(jìn)一回直流熱力融冰原理圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中兩并一串一進(jìn)兩回直流熱力融冰原理圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中直流變換器電路示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中直流變換器工作于buck模式電路示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中直流變換器工作于直通模式電路示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中直流變換器工作于boost模式電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)施例提供了一種基于移動式電池儲能裝置的配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電路，包括雙向變流器、電池儲能系統(tǒng)、直流變換器、AC開關(guān)、DC開關(guān)；所述所述雙向變流器的交流端經(jīng)所述AC開關(guān)連接至所述配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電路的電源輸入端，所述雙向變流器的直流端與所述電池儲能系統(tǒng)的正負(fù)極并接，所述直流變換器的輸入端也與所述電池儲能系統(tǒng)的正負(fù)極并接，所述直流變換器的輸出端經(jīng)所述DC開關(guān)連接至所述配電網(wǎng)中壓線路直流熱力融冰電路的輸出端，用以連接至覆冰線路；所述電池儲能系統(tǒng)、雙向變流器、直流變換器、AC開關(guān)、DC開關(guān)集成于半掛式移動式車廂。

在本實(shí)施例中，所述電池儲能系統(tǒng)為磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)。

在本實(shí)施例中，所述直流變換器為對稱雙橋臂串聯(lián)直流變換器，包括緩沖電路、LC濾波電路以及兩個對稱橋臂。

在本實(shí)施例中，所述直流變換器采用IGBT功率器件。

在本實(shí)施例中，所述配電網(wǎng)中壓線路包括配電網(wǎng)10kV、20kV、35kV線路。

本實(shí)施例還提供了如下工作過程：

步驟S1：在開展融冰作業(yè)前，通過柔性電纜將AC開關(guān)的出口端子連接至0.4kV交流電源，閉合AC開關(guān)，將所述電池儲能系統(tǒng)充滿電；在充滿電之后，斷開AC開關(guān)，拆除所述柔性電纜；

步驟S2：將覆冰線路退出運(yùn)行，通過銅鋁并溝線夾將一進(jìn)一回柔性電纜連接覆冰線路的A、B兩相接入端，覆冰線路的A、B兩相的末端通過短接線進(jìn)行短接，測量覆冰線路作業(yè)線路的直流阻抗，并核算加載直流熱力融冰電流后直流變換器輸出端的輸出電壓不得超過其最高工作電壓；

步驟S3：將一進(jìn)一回柔性電纜的一端連接至直流變換器的出口端子，閉合DC開關(guān)，啟動直流變換器，將直流變換器的輸出電流值設(shè)置成直流熱力融冰電流值；每次加載電流值穩(wěn)定時，觀察覆冰線路接入點(diǎn)、短接點(diǎn)、觀測點(diǎn)的溫升，如果導(dǎo)線溫度超過40度、導(dǎo)線接頭溫度超過導(dǎo)線溫度10度時進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注；如果導(dǎo)線溫度超過50度、溫差持續(xù)升高且超過15度時立即減少加載電流，并停止作業(yè)；

步驟S4：如圖4所示，當(dāng)直流變換器的輸入端電壓大于輸出端電壓時，所述直流變換器自動工作于buck模式，第一橋臂工作于buck模式，第二橋臂的開關(guān)管S4處于持續(xù)截止?fàn)顟B(tài)，通過控制第一橋臂的開關(guān)管S1的占空比D₁，實(shí)現(xiàn)降壓工作，輸入輸出電壓關(guān)系為：

V_O＝V_i×D₁；

其中，V_O為所述直流變換器的輸出端電壓，V_i為所述直流變換器的輸入端電壓；

如圖5所示，當(dāng)所述直流變換器的輸入端電壓接近等于輸出端電壓時，直流變換器自動工作于直通模式，第一橋臂的開關(guān)管S1處于持續(xù)閉合狀態(tài)，第二橋臂的開關(guān)管S4處于持續(xù)截止?fàn)顟B(tài)，輸入輸出電壓關(guān)系為：

V_O＝V_i×D₁；

D₁＝1；

如圖6所示，當(dāng)所述直流變換器的輸入端電壓小于輸出端電壓時，直流變換器自動工作于boost模式，第一橋臂的開關(guān)管S1處于持續(xù)閉合狀態(tài)，第二橋臂工作于boost模式，通過控制第二橋臂的開關(guān)管S4的占空比D₄，實(shí)現(xiàn)升壓工作，輸入輸出電壓關(guān)系為：

$V_O=\frac{V_i}{(1-D_4)};$

步驟S5：完成A、B兩相融冰作業(yè)后，關(guān)閉直流變換器，斷開DC開關(guān)，對三相線路進(jìn)行充分放電，然后將A、B、C三相的末端短接，DC開關(guān)的出口端子連接至B相的柔性電纜轉(zhuǎn)移連接至C相首端，開展一進(jìn)兩回C相融冰作業(yè)，閉合DC開關(guān)，啟動直流變換器，將直流變換器的輸出電流值設(shè)置成直流熱力融冰電流值，同樣在每次加載電流值穩(wěn)定時，觀察覆冰線路接入點(diǎn)、短接點(diǎn)、觀測點(diǎn)的溫升，如果導(dǎo)線溫度超過40度、導(dǎo)線接頭溫度超過導(dǎo)線溫度10度時進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注；導(dǎo)線溫度超過50度、溫差持續(xù)升高且超過15度時則立即減少加載電流，并停止作業(yè)；

步驟S6：完成C相融冰作業(yè)后，三相線路的融冰作業(yè)均已完成，關(guān)閉直流變換器，斷開DC開關(guān)，對三相線路進(jìn)行充分放電，拆除融冰作業(yè)接線，將三相線路恢復(fù)至退出運(yùn)行時狀態(tài)。

值得一提的是，本實(shí)用新型保護(hù)的是硬件結(jié)構(gòu)，至于設(shè)計(jì)通信軟體不要求保護(hù)。以上僅為本實(shí)用新型實(shí)施例中一個較佳的實(shí)施方案。但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方案，凡按本實(shí)用新型方案所做的任何均等變化和修飾，所產(chǎn)生的功能作用未超出本方案的范圍時，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。