本實(shí)用新型涉及電氣工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種兼具直流融冰功能的便攜式應(yīng)急電源。
背景技術(shù)：
：2008年南方大范圍雨雪冰凍災(zāi)害給電網(wǎng)帶來(lái)了巨大的損失，配電網(wǎng)線路由于分布廣泛，多處于微地形微氣象區(qū)域，倒塔斷線事故頻發(fā)。研究開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單高效的配電網(wǎng)融冰及發(fā)電裝置是提升配網(wǎng)強(qiáng)度，確?？煽抗╇姷年P(guān)鍵。目前部分科研單位開(kāi)發(fā)了基于中頻調(diào)壓整流的配網(wǎng)便攜式融冰裝置，在雨雪冰凍災(zāi)害中起到了一定的效果，但由于裝置僅具備直流融冰功能，一年中只在低溫天氣持續(xù)的幾天里使用，甚至連續(xù)幾年均處于閑置狀態(tài)。閑置狀態(tài)下諸如發(fā)電機(jī)電瓶老化、缺電無(wú)法啟動(dòng)、整流模塊損壞等一些列問(wèn)題經(jīng)常導(dǎo)致融冰裝置無(wú)法使用，同時(shí)融冰裝置利用率低嚴(yán)重影響了便攜式融冰裝置的推廣使用，覆蓋面小，且便攜式融冰裝置本身融冰效率并不高，一次僅能融一到兩級(jí)桿，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重冰災(zāi)時(shí)并不能夠有效遏制配網(wǎng)線路的倒桿斷線。便攜式應(yīng)急電源應(yīng)用廣泛，但是其并不具備融冰能力，不能用于融冰。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種平時(shí)可以用作應(yīng)急電源保電，配電網(wǎng)發(fā)生雨雪冰凍災(zāi)害時(shí)則用于配電線路融冰，提高裝置利用率與覆蓋面，有力支撐配電網(wǎng)線路安全運(yùn)行，能夠極大地提高融冰部件的配置率、發(fā)揮應(yīng)急保電功能的同時(shí)支撐配電網(wǎng)在雨雪冰凍災(zāi)害中的安全性與供電可靠性的兼具直流融冰功能的便攜式應(yīng)急電源。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種兼具直流融冰功能的便攜式應(yīng)急電源，包括依次相連的發(fā)電機(jī)、整流部件、應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)和逆變部件，所述整流部件的輸出端還連接有直流融冰單元，所述直流融冰單元包括融冰電源開(kāi)關(guān)、融冰接線裝置和融冰短接裝置，所述融冰電源開(kāi)關(guān)的一端和整流部件的輸出端相連、另一端和融冰接線裝置相連，在融冰工作狀態(tài)下所述融冰接線裝置和融冰線路相連，所述融冰短接裝置和融冰線路的末端相連。優(yōu)選地，所述融冰接線裝置包括第一正極接頭、第二正極接頭和負(fù)極接頭，所述第一正極接頭、第二正極接頭共同與整流部件的正極輸出端相連，所述負(fù)極接頭與整流部件的負(fù)極輸出端相連，所述第一正極接頭、第二正極接頭、負(fù)極接頭上均連接有融冰電纜，且所述融冰電纜上連接有融冰線夾，在融冰工作狀態(tài)下每一個(gè)融冰線夾各與融冰線路的一相導(dǎo)線相連，所述融冰短接裝置分別和融冰線路各相導(dǎo)線的末端相連。優(yōu)選地，所述融冰短接裝置包括短接電纜和三個(gè)短接線夾，所述三個(gè)短接線夾同時(shí)和短接電纜相連，且在融冰工作狀態(tài)下每一個(gè)短接線夾各與融冰線路的一相導(dǎo)線相連、且所述短接電纜接地。優(yōu)選地，所述短接電纜上帶有接地釘，在融冰工作狀態(tài)下所述短接電纜通過(guò)接地釘接地。優(yōu)選地，所述整流部件為不控十二脈波整流部件。優(yōu)選地，所述不控十二脈波整流部件包括兩路直流輸出端子，所述不控十二脈波整流部件的輸出端串接有用于將兩路直流輸出端子的兩路直流輸出切換為串聯(lián)或者并聯(lián)輸出的串并聯(lián)切換刀閘。優(yōu)選地，所述串并聯(lián)切換刀閘包括串聯(lián)刀閘、第一并聯(lián)刀閘和第二并聯(lián)刀閘，所述兩路直流輸出端子由第一直流輸出端子、第二直流輸出端子組成，所述第一直流輸出端子的正極作為串并聯(lián)切換刀閘的總正極輸出，所述第二直流輸出端子的負(fù)極作為串并聯(lián)切換刀閘的總負(fù)極輸出，所述第一直流輸出端子的負(fù)極通過(guò)第一并聯(lián)刀閘和總負(fù)極相連，所述第二直流輸出端子的正極通過(guò)第二并聯(lián)刀閘和總正極相連，所述串聯(lián)刀閘一端和第一直流輸出端子的負(fù)極相連、另一端和第二直流輸出端子的正極相連。優(yōu)選地，所述第一并聯(lián)刀閘和第二并聯(lián)刀閘聯(lián)動(dòng)，且所述第一并聯(lián)刀閘、第二并聯(lián)刀閘兩者同時(shí)與串聯(lián)刀閘閉鎖。優(yōu)選地，所述應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)、融冰電源開(kāi)關(guān)之間互鎖。優(yōu)選地，所述發(fā)電機(jī)為中頻發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型兼具直流融冰功能的便攜式應(yīng)急電源具有下述優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型包括依次相連的發(fā)電機(jī)、整流部件、應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)和逆變部件，所述整流部件的輸出端還連接有直流融冰單元，同時(shí)具備直流融冰與應(yīng)急供電的功能，大大拓展了裝置的使用范圍，平時(shí)用作應(yīng)急保電，覆冰期用于配電網(wǎng)線路的直流融冰。2、本實(shí)用新型的直流融冰單元能夠?qū)崿F(xiàn)直流融冰，其適用范圍廣，具備大規(guī)模推廣的潛力，大面積使用后將極大地提升農(nóng)配網(wǎng)線路抵御大范圍雨雪冰凍災(zāi)害的能力。3、本實(shí)用新型融冰電源開(kāi)關(guān)的一端和整流部件的輸出端相連、另一端和融冰接線裝置相連，在融冰工作狀態(tài)下所述融冰接線裝置和融冰線路相連，所述融冰短接裝置和融冰線路的末端相連，因此具備多路調(diào)節(jié)功能，供電及融冰范圍廣，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)捷，融冰電壓直流性能好。4、本實(shí)用新型包括依次相連的發(fā)電機(jī)、整流部件、應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)和逆變部件，采用發(fā)電后再整流、逆變的供電模式，極大地降低了發(fā)電機(jī)的尺寸及重量，兩人手動(dòng)即可搬運(yùn)，應(yīng)急供電及融冰機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。5、本實(shí)用新型直流融冰單元包括融冰電源開(kāi)關(guān)、融冰接線裝置和融冰短接裝置，所述融冰電源開(kāi)關(guān)的一端和整流部件的輸出端相連、另一端和融冰接線裝置相連，在融冰工作狀態(tài)下所述融冰接線裝置和融冰線路相連，所述融冰短接裝置和融冰線路的末端相連，采用接線線夾進(jìn)行融冰接入和三相短接，接線方便，融冰效率高，同時(shí)末端采取三相短接接地，有效防止了配網(wǎng)線路融冰時(shí)存在的反送電等危險(xiǎn)。附圖說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中融冰接線裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中融冰短接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中串并聯(lián)切換刀閘的結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說(shuō)明：1、發(fā)電機(jī)；2、整流部件；21、串并聯(lián)切換刀閘；211、串聯(lián)刀閘；212、第一并聯(lián)刀閘；213、第二并聯(lián)刀閘；3、應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)；4、逆變部件；5、直流融冰單元；51、融冰電源開(kāi)關(guān)；52、融冰接線裝置；521、第一正極接頭；522、第二正極接頭；523、負(fù)極接頭；524、融冰電纜；525、融冰線夾；53、融冰短接裝置；531、短接電纜；532、短接線夾。具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)施例兼具直流融冰功能的便攜式應(yīng)急電源包括依次相連的發(fā)電機(jī)1、整流部件2、應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)3和逆變部件4，整流部件2的輸出端還連接有直流融冰單元5，直流融冰單元5包括融冰電源開(kāi)關(guān)51、融冰接線裝置52和融冰短接裝置53，融冰電源開(kāi)關(guān)51的一端和整流部件2的輸出端相連、另一端和融冰接線裝置52相連，在融冰工作狀態(tài)下融冰接線裝置52和融冰線路相連，融冰短接裝置53和融冰線路的末端相連。發(fā)電機(jī)1的輸出交流電壓源經(jīng)過(guò)整流部件2被整流得到直流電壓源，如果打開(kāi)應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)3，則直流電壓源被送入逆變部件4進(jìn)行逆變即可作為應(yīng)急電源使用；在融冰工作狀態(tài)下如果打開(kāi)融冰電源開(kāi)關(guān)51，則直流電壓源通過(guò)融冰接線裝置52被送入融冰線路，同時(shí)融冰短接裝置53實(shí)現(xiàn)將融冰線路的末端短接接地，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)融冰線路的直流融冰功能。本實(shí)施例采用發(fā)電機(jī)1作為電源，通過(guò)整流部件2先整流，再對(duì)整流部件2整流后的直流電壓通過(guò)逆變部件4進(jìn)行逆變得到工頻電壓，在保證功率一定的情況下減小了應(yīng)急電源的尺寸和重量，同時(shí)從整流部件2的輸出端中間直接取直流電壓用于融冰，因此裝置使用機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。本實(shí)施例中，應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)3和融冰電源開(kāi)關(guān)51互鎖，以便將本實(shí)施例兼具直流融冰功能的便攜式應(yīng)急電源在直流融冰功能、應(yīng)急電源功能之間切換選擇。本實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)1為中頻發(fā)電機(jī)，采用中頻發(fā)電機(jī)作為直流融冰及應(yīng)急供電的電源，裝置采用中頻發(fā)電，在保證功率及電壓一定的情況下，極大地減小了發(fā)電機(jī)尺寸及重量。本實(shí)施例中，中頻發(fā)電機(jī)具體采用市售TFDJ-12輕型發(fā)電機(jī)，尺寸為0.7m×0.7m×0.6m，重量為80kg，發(fā)電功率12kW，發(fā)電頻率400Hz，輸出電壓范圍12V～24V，自帶電壓電流顯示功能。本實(shí)施例中，整流部件2為不控十二脈波整流部件，不控十二脈波整流部件的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)捷，散熱方便，整流效果好，便于低壓系統(tǒng)使用，通過(guò)不控十二脈波整流部件進(jìn)行整流，可輸出高質(zhì)量的直流電壓，以滿足應(yīng)急電源和直流融冰的需求。本實(shí)施例中，不控十二脈波整流部件具體采用XDJS-20型十二脈波整流器，額定電流500A，額定電壓30V。此外，應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)3和融冰電源開(kāi)關(guān)51采用電纜進(jìn)行接線。逆變部件4用于對(duì)直流電壓進(jìn)行逆變，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)1的輸出電壓，可實(shí)現(xiàn)輸出220V、50Hz的直流電壓，用于停電時(shí)或野外施工等情況下的應(yīng)急供電，本實(shí)施例中逆變部件4采用市售FLUKENB-9型逆變器，逆變功率9kW，自帶電壓顯示功能，基本可滿足所有小型應(yīng)急場(chǎng)合供電需求。如圖2所示，融冰接線裝置52包括第一正極接頭521、第二正極接頭522和負(fù)極接頭523，第一正極接頭521、第二正極接頭522共同與整流部件2的正極輸出端相連，負(fù)極接頭523與整流部件2的負(fù)極輸出端相連，第一正極接頭521、第二正極接頭522、負(fù)極接頭523上均連接有融冰電纜524，且融冰電纜524上連接有融冰線夾525，在融冰工作狀態(tài)下每一個(gè)融冰線夾525各與融冰線路的一相導(dǎo)線相連，融冰短接裝置53分別和融冰線路各相導(dǎo)線的末端相連。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)將整流部件2的直流輸出電壓源輸出給融冰線路，而且具有操作簡(jiǎn)單、拆裝快捷、接觸穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。而且本實(shí)施例中而且由于融冰接線裝置52的第一正極接頭521、第二正極接頭522、負(fù)極接頭523上均連接有融冰電纜524，且融冰電纜524上連接有融冰線夾525，因此能夠?qū)崿F(xiàn)兩相導(dǎo)線同時(shí)融冰與一相導(dǎo)線融冰，采用第二正極接頭522和負(fù)極接頭523與兩相導(dǎo)線連接，實(shí)現(xiàn)兩相串聯(lián)融冰，兩相導(dǎo)線同時(shí)融冰；采用第一正極接頭521、第二正極接頭522、負(fù)極接頭523分別與三相導(dǎo)線同時(shí)連接，實(shí)現(xiàn)兩并一串融冰，只進(jìn)行串聯(lián)導(dǎo)線融冰。本實(shí)施例中，融冰接線裝置52具備測(cè)量融冰電流用的分流器，通流能力為500A；融冰電纜524采用JV-120型電纜，每根長(zhǎng)30m；融冰線夾525每根長(zhǎng)3m，每相采取兩根對(duì)接，可滿足所有配網(wǎng)線路的融冰接線需求。如圖3所示，融冰短接裝置53包括短接電纜531和三個(gè)短接線夾532，三個(gè)短接線夾532同時(shí)和短接電纜531相連，且在融冰工作狀態(tài)下每一個(gè)短接線夾532各與融冰線路的一相導(dǎo)線相連、且短接電纜531接地。融冰時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)將融冰導(dǎo)線三相短接，接線方便，融冰效率高，同時(shí)末端采取短接接地的方式，有效避免了農(nóng)配網(wǎng)線路融冰時(shí)反送電的危險(xiǎn)。本實(shí)施例中，短接電纜531上帶有接地釘，在融冰工作狀態(tài)下短接電纜531通過(guò)接地釘接地，確保接地方便快捷，且接地穩(wěn)定可靠，進(jìn)一步降低了農(nóng)配網(wǎng)線路融冰時(shí)反送電的危險(xiǎn)。短接電纜531采用JV-120型電纜，每根長(zhǎng)30m；短接線夾532每根長(zhǎng)3m，每相采取兩根對(duì)接，可滿足所有配網(wǎng)線路的融冰接線需求。如圖4所示，不控十二脈波整流部件包括兩路直流輸出端子，不控十二脈波整流部件的輸出端串接有用于將兩路直流輸出端子的兩路直流輸出切換為串聯(lián)或者并聯(lián)輸出的串并聯(lián)切換刀閘21，通過(guò)串并聯(lián)切換刀閘21將兩路直流輸出端子的兩路直流輸出切換為串聯(lián)或者并聯(lián)輸出，可實(shí)現(xiàn)高電壓與大電流的選擇，滿足不同線路的融冰需求和供電時(shí)不同的功率需求。應(yīng)急供電時(shí)，應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)3、融冰電源開(kāi)關(guān)51開(kāi)斷，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)1電壓和串并聯(lián)切換刀閘21使直流輸出達(dá)到逆變部件4的額定電壓，關(guān)閉發(fā)電機(jī)1，合上應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)3，融冰電源開(kāi)關(guān)51繼續(xù)處于開(kāi)斷狀態(tài)，開(kāi)啟發(fā)電機(jī)1即可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急供電功能；直流融冰時(shí)，根據(jù)融冰方案進(jìn)行融冰接線和三相短接接地、調(diào)節(jié)串并聯(lián)刀閘21位置，首先將中頻發(fā)電機(jī)電壓調(diào)至最低位置，合上融冰電源開(kāi)關(guān)51，斷開(kāi)應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)3，開(kāi)啟發(fā)電機(jī)1，調(diào)節(jié)電壓至相應(yīng)融冰電流，實(shí)施直流融冰，完成后通過(guò)融冰接線裝置52進(jìn)行換相融冰，直至三相融冰完全結(jié)束。融冰時(shí)電壓輸出最低為串并聯(lián)刀閘21并聯(lián)時(shí)，輸出電壓最高為串并聯(lián)刀閘21串聯(lián)時(shí)，輸出電壓計(jì)算如式(1)所示；Udc＝1.25kUac(1)式(1)中，Udc為直流融冰時(shí)輸出電壓，Uac為發(fā)電機(jī)1輸出電壓(本實(shí)施例中輸出范圍為12V～24V)，k為串聯(lián)時(shí)系數(shù)(取值為0～1之間)，因此計(jì)算得出直流輸出電壓范圍為15V～60V，根據(jù)各中農(nóng)配網(wǎng)線路線型參數(shù)，可計(jì)算直流融冰范圍，最小融冰距離lmin的計(jì)算函數(shù)表達(dá)式如式(2)所示，最大融冰距離lmax的計(jì)算函數(shù)表達(dá)式如式(3)所示；lmin＝Umin/(2ImaxR0)(2)lmax＝Umax/(1.5IminR0)(3)式(2)和式(3)中，lmin為最小融冰距離，Umin為最小輸出直流電壓15V，Umax為最大輸出直流電壓60V，Imax為某一線型導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的最大融冰電流，Imin為某一線型導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的最小融冰電流，R0為該線型導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電阻，分母中的常數(shù)2和1.5分別表示兩相串聯(lián)和兩并一串時(shí)的電阻系數(shù)。根據(jù)公式及導(dǎo)線參數(shù)可計(jì)算得到融冰距離范圍如表1所示。表1：不同導(dǎo)線線性的融冰距離范圍表。導(dǎo)線線型最大融冰距離(m)最小融冰距離(m)LGJ×3527334LGJ×5031138LGJ×7034745LGJ×9538450LGJ×12040649LGJ×15043048如圖4所示，串并聯(lián)切換刀閘21包括串聯(lián)刀閘211、第一并聯(lián)刀閘212和第二并聯(lián)刀閘213，兩路直流輸出端子由第一直流輸出端子、第二直流輸出端子組成，第一直流輸出端子的正極作為串并聯(lián)切換刀閘21的總正極輸出，第二直流輸出端子的負(fù)極作為串并聯(lián)切換刀閘21的總負(fù)極輸出，第一直流輸出端子的負(fù)極通過(guò)第一并聯(lián)刀閘212和總負(fù)極相連，第二直流輸出端子的正極通過(guò)第二并聯(lián)刀閘213和總正極相連，串聯(lián)刀閘211一端和第一直流輸出端子的負(fù)極相連、另一端和第二直流輸出端子的正極相連。不控十二脈波整流部件包括兩路直流輸出端子通過(guò)串并聯(lián)切換刀閘21進(jìn)行匯合，當(dāng)串聯(lián)刀閘211閉合、第一并聯(lián)刀閘212斷開(kāi)、第二并聯(lián)刀閘213斷開(kāi)時(shí)，不控十二脈波整流部件的兩路輸出串聯(lián)，電壓最高，當(dāng)串聯(lián)刀閘211斷開(kāi)、第一并聯(lián)刀閘212閉合、第二并聯(lián)刀閘213閉合時(shí)，不控十二脈波整流部件的兩路輸出并聯(lián)，電流最大。本實(shí)施例中，第一并聯(lián)刀閘212和第二并聯(lián)刀閘213聯(lián)動(dòng)，且第一并聯(lián)刀閘212和第二并聯(lián)刀閘213兩者同時(shí)與串聯(lián)刀閘211閉鎖，確保串并聯(lián)切換刀閘21串并聯(lián)切換簡(jiǎn)單可靠。綜上所述，本實(shí)施例兼具直流融冰功能的便攜式應(yīng)急電源通過(guò)發(fā)電機(jī)1發(fā)電、整流部件1整流，輸出直流電壓可用于融冰，通過(guò)逆變部件4對(duì)直流電壓進(jìn)行逆變，輸出工頻電壓用于應(yīng)急供電，本實(shí)施例兼具直流融冰功能的便攜式應(yīng)急電源同時(shí)具備應(yīng)急供電和融冰功能，重量輕、尺寸小，接線安全，供電及融冰范圍廣具備在農(nóng)配網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模推廣的潛力，提升農(nóng)配網(wǎng)應(yīng)對(duì)大規(guī)模雨雪冰凍災(zāi)害的能力。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3