一种基于线性变压器的在线融冰装置的制作方法

本发明实施例涉及电网安全技术领域，尤其涉及一种基于线性变压器的在线融冰装置。

背景技术：

随着用电需求的增加，以及电力系统技术的快速发展，输电线路变得越来越庞大。而输电线路覆冰会给电网输送电能造成重大危害。因此，线路融冰技术成为电网冰灾防治工作的重点和难点。

现有技术一般采用机械除冰法，通过使用自动机械装置产生的动力破坏线路上的冰体，从而使得覆冰从线路上脱落。该方法虽然方便易用，但是效率不高且安全性极差。

技术实现要素：

本发明提供一种基于线性变压器的在线融冰装置，实现通过调节变压器的输出电压调节融冰线路的电流以提高融冰的效率和安全性。

本发明实施例提供了一种基于线性变压器的在线融冰装置，该装置包括：接地变压器、待融冰线路、线性变压器、避雷线、控制驱动模块和至少一个逆变电路；

其中，线性变压器包括第一线圈绕组和至少一个第二线圈绕组，所述第一线圈绕组连接在所述接地变压器和所述避雷线之间，所述待融冰线路、所述接地变压器、所述第一线圈绕组和所述避雷线形成融冰控制回路；

所述逆变电路与所述第二线圈绕组电连接，所述控制驱动模块与所述逆变电路电连接，所述控制驱动模块用于通过驱动逆变电路调节所述第二线圈绕组的电压，调节所述第一线圈绕组的电抗，以调节所述融冰控制回路的电流。

本发明通过提供一种基于线性变压器的在线融冰装置，该装置包括：接地变压器、待融冰线路、线性变压器、避雷线、控制驱动模块和至少一个逆变电路；其中，线性变压器包括第一线圈绕组和至少一个第二线圈绕组，第一线圈绕组连接在接地变压器和避雷线之间，待融冰线路、接地变压器、第一线圈绕组和避雷线形成融冰控制回路；逆变电路与第二线圈绕组电连接，控制驱动模块与逆变电路电连接，控制驱动模块用于通过驱动逆变电路调节第二线圈绕组的电压，调节第一线圈绕组的电抗，以调节融冰控制回路的电流。解决现有技术存在工作效率低且安全性不高的问题，通过调节变压器的输出电压调节融冰线路的电流以提高融冰的效率和安全性。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种基于线性变压器的在线融冰装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二中的一种基于线性变压器的在线融冰装置的结构示意图；

图3是本发明实施例三中的另一种基于线性变压器的在线融冰装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种基于线性变压器的在线融冰装置的结构示意图，参考图1，该在线融冰装置包括：接地变压器110、待融冰线路p1、线性变压器100、避雷线p2、控制驱动模块300和至少一个逆变电路320；

其中，线性变压器100包括第一线圈绕组w1和至少一个第二线圈绕组w2，第一线圈绕组w1连接在接地变压器110和避雷线p2之间，待融冰线路p1、接地变压器110、第一线圈绕组w1和避雷线p2形成融冰控制回路400；

逆变电路320与第二线圈绕组w2电连接，控制驱动模块300与逆变电路320电连接，控制驱动模块300用于通过驱动逆变电路调节第二线圈绕组w2的电压，调节第一线圈绕组w1的电抗，以调节融冰控制回路400的电流。

其中，待融冰线路p1可以电网的输电线路，例如主网线路、配网线路、支路等需要融冰的线路。接地变压器110和待融冰线路p1之间可通过设置开关以控制二者之间的接通或者断开，同样，避雷线p2和待融冰线路p1之间也可通过设置开关以控制二者之间的接通或者断开。控制驱动模块300可以为单片机、工控机等控制器。

在本实施例的技术方案中，该基于线性变压器的在线融冰装置的实现过程为：参考图1，待融冰线路连接在电源端1和负载2之间，当待融冰线路p1需要融冰时，将接地变压器110与待融冰线路p1之间接通，将避雷线p2和待融冰线路p1之间接通，使得待融冰线路p1、接地变压器110、第一线圈绕组w1和避雷线p2形成融冰控制回路400，通过控制驱动模块300控制逆变电路320产生一可控的电压信号以调节第二线圈绕组w2的电压，使得第一线圈绕组w1的电抗跟随第二线圈绕组w2的电压变化而得到调节，从而通过调节第一线圈绕组w1的电抗调节融冰控制回路400的电流，实现对待融冰线路p1进行融冰。

本实施例的技术方案，通过提供一种基于线性变压器的在线融冰装置，该装置包括：接地变压器、待融冰线路、线性变压器、避雷线、控制驱动模块和至少一个逆变电路；其中，线性变压器包括第一线圈绕组和至少一个第二线圈绕组，第一线圈绕组连接在接地变压器和避雷线之间，待融冰线路、接地变压器、第一线圈绕组和避雷线形成融冰控制回路；逆变电路与第二线圈绕组电连接，控制驱动模块与逆变电路电连接，控制驱动模块用于通过驱动逆变电路调节第二线圈绕组的电压，调节第一线圈绕组的电抗，以调节融冰控制回路的电流。解决了现有技术存在工作效率低且安全性不高的问题，通过调节变压器的输出电压调节融冰线路的电流以提高融冰的效率和安全性。

实施例二

图2是本发明实施例二中提供的一种基于线性变压器的在线融冰装置的结构示意图，参考图2，该在线融冰装置还包括第一电流检测模块210和第二电流检测模块220，第一电流检测模块210分别与第一线圈绕组w1和控制驱动模块300电连接，第二电流检测模块220分别与第二线圈绕组w2和控制驱动模块300电连接。

其中，第一电流检测模块210和第二电流检测模块220为电流互感器，还可以为霍尔电流传感器、电流检测器等。

逆变电路包括电压型逆变器。

参考图2，逆变电路320包括第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3、第四晶体管t4和电容ud，第一晶体管t1的控制端、第二晶体管t2的控制端、第三晶体管t3的控制端和第四晶体管t4的控制端分别与控制驱动模块300电连接，第一晶体管t1的第一端分别与第三晶体管t3的第一端和电容ud的第一端电连接，第一晶体管t1的第二端分别与第二线圈绕组w2的第一端和第二晶体管t2的第一端电连接，第四晶体管t4的第二端分别与第二晶体管t2的第二端和电容ud的第二端电连接，第四晶体管t4的第一端分别与第二线圈绕组w2的第二端和第二晶体管t2的第二端电连接，电源模块310连接在电容ud的第一端和第二端之间。

参考图2，融冰控制回路400还包括第一电感l1、第二电感l2、第一电阻r1和第二电阻r2，第一电感l1的第一端与第一线圈绕组w1的一端电连接，第一电感l1的第二端与第一电阻r1的第一端电连接，第一电阻r1的第二端通过避雷线p2与第二电感l2的第一端电连接，第二电感l2的第二端与第二电阻r2的第一端电连接，第二电阻r2的第二端与待融冰线路p1的一端电连接。

在本实施例的技术方案中，该基于线性变压器的在线融冰装置的实现过程为：参考图2，待融冰线路连接在电源端1和负载2之间，当待融冰线路p1需要融冰时，将接地变压器110与待融冰线路p1之间接通，将避雷线p2和待融冰线路p1之间接通，使得待融冰线路p1、接地变压器110、第一线圈绕组w1和避雷线p2形成融冰控制回路400，控制驱动模块300输出第一参考信号和第二参考信号，并将第一参考信号和第二参考信号生成可控电压信号，控制驱动模块300将该可控电压信号输入到逆变电路320，该可控电压信号通过逆变电路320输出到第二线圈绕组w2侧，第二线圈绕组w2的电压跟随该可控电压信号发生变化，使得第一线圈绕组w1的电抗也相应的发生变化，进而使得融冰控制回路400的电流发生变化，即融冰控制回路400的电流得到调节以实现对待融冰线路p1进行融冰。

进一步的，参考图2，第一线圈绕组w1和第二线圈绕组w2的匝数分别为n1和n2，第一线圈绕组w1和第二线圈绕组w2的变比kt＝n1/n2，流过第一线圈绕组w1和第二线圈绕组w2的电流分别为i1和i2，第一线圈绕组w1和第二线圈绕组w2两端电压分别为u1和u2。

可列出线性变压器端口的电压方程，向量形式如下：

第一线圈绕组w1和第二线圈绕组w2的电压满足如下关系：

其中，k3为第一参考信号的比例控制系数，k4为第二参考信号的正交控制系数。

将第一线圈绕组w1和第二线圈绕组w2的电压关系代入到上述线性变压器的端口电压方程可以得到第一线圈绕组w1侧的等效电抗，如下：

实施例三

图3是本发明实施例三中的另一种基于线性变压器的在线融冰装置的结构示意图，参考图3，该在线融冰装置还包括n个逆变电路320和电源模块310，线性变压器还包括第一线圈绕组w1和n个第二线圈绕组w2，其中n为大于或者等于2的正整数；每个逆变电路320与一第二线圈绕组w2电连接，每个逆变电路320均与电源模块310电连接。

其中，电源模块310用于为各个逆变电路320供电。每个逆变电路均与控制驱动模块电连接。

在本实施例的技术方案中，该基于线性变压器的在线融冰装置的实现过程为：参考图3，待融冰线路连接在电源端1和负载2之间，当待融冰线路p1需要融冰时，将接地变压器110与待融冰线路p1之间接通，将避雷线p2和待融冰线路p1之间接通，使得待融冰线路p1、接地变压器110、第一线圈绕组w1和避雷线p2形成融冰控制回路400，通过控制驱动模块300控制各逆变电路320产生一可控的电压信号以调节对应的第二线圈绕组w2的电压，使得第一线圈绕组w1的电抗跟随各第二线圈绕组w2的电压变化而得到调节，从而通过调节第一线圈绕组w1的电抗调节融冰控制回路400的电流，实现对待融冰线路p1进行融冰。

进一步的，参考图3，线性变压器第一线圈绕组w1的匝数为n3，线性变压器的具有n个第二线圈绕组w2，每个第二线圈绕组具有同样的尺寸和相同的匝数n4，且均接相同的电压型逆变器。忽略铁心损耗，那么，在正弦稳态的条件下，同样可以列出线性变压器各个端口电压的向量表达式：

其中，l11为第一线圈绕组的自阻抗，m12n(n＝1，2，…n)为第一线圈绕组与第n个第二线圈绕组之间的互感，l2nn为第n个第二线圈绕组的自感，m2mn(m，n＝1，2，…n，且m≠n)为第m个第二线圈绕组与第n个第二线圈绕组之间的互感，r1σ、r2nσ(n＝1，2，…n)分别为第一线圈绕组和第二线圈绕组的电阻。

若使得则由上式变化得到：

令

令k＝w1/(nw2)，通过电流控制使得在忽略电阻分量的情况下，可在变压器原边的端口得到第一线圈绕组的电抗控制关系式：

xl＝x1σ+(1+α)xm

式中，

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。