基于常规电源车的融冰功能扩展系统的制作方法

本发明涉及电气工程，尤其涉及一种基于常规电源车的融冰功能扩展系统。

背景技术：

1、近些年我国雨雪冰冻灾害频发，线路覆冰后易引起倒杆断线、导致供电中断。农配网线路由于点多面广，且多分布于微地形微气象明显的山区，冬季覆冰情况特别严重，对农配网安全可靠供电造成了严重的威胁。

2、电流融冰技术是目前应对电网冰灾最为有效的手段，在主网输电线路中已获得大量应用，发挥了极其重要的电网保障作用。但与主网线路相比，农配网线路数量众多、分布散、支线多，且覆冰多为交通不便山区，现有的主网高压输电线路融冰方法无法直接用于农配网线路融冰。国内开发了多种配网融冰系统。根据装置部署和配置方式，目前配网融冰装置有固定建设在变电站并从变电站取电的固定式、有在多个变电站间移动部署并从变电站取电的无源移动式、有自带发电机组并可在线路任意节点接入的有源移动式等。

3、(1)、固定式融冰装置一般从变电站母线取电，从线路变电站出线点开始通流，一直持续到易覆冰区段末端的融冰短接点，融冰时需要覆冰区段所在线路全线停电。当配网易覆冰区段位于线路末端或分支线上，融冰期间停电范围大，固定式融冰时该线路上所有台区停电；而且偏远山区配网线路多是在老旧线路上局部改造，前端线径小、后端线径大的情况普遍存在，线径较细部分存在通流瓶颈，导致固定融冰方式有时无法实现对后端融冰。

4、(2)、无源移动式融冰装置可在多个变电站间移动部署，兼顾多个变电站各出线的融冰需求，但其也是从线路变电站出线点开始通流，一直持续到易覆冰区段末端的融冰短接点，融冰时需要覆冰区段所在的线路全线停电。融冰时停电范围大、部分线路线径前后不一导致通流瓶颈的问题仍然存在。

5、(3)、有源移动式融冰装置不依赖变电站取电，可在线路任意节点接入对易覆冰线区段局部精准融冰，避免了停电范围大、线路通流瓶颈的问题。但其自体积、重量、造价和功率极限都主要受限于发电机组，如何充分发挥有限的发电机组输出参数极限提高装置融冰输出能力，是实现高效融冰的关键。

6、cn200810143314.1公开了一种带无功补偿及谐波治理的移动式直流融冰装置，可采用发电机组或变电站电源供电，经可控硅整流及无功补偿后输出直流融冰电压电流，其采用可控硅整流、谐波污染大、无功需求高，不利于发电机组的正常运行，采用额外的无功补偿及谐波治理设备后导致整体结构复杂、体积大，不利于融冰装备快速便捷运输到配网融冰现场。cn200920064715.8公布了一种自带发电机组的配网线路用移动式直流融冰装置，由发电机+升流变压器+6脉波可控硅整流器构成，其中包括较大的变压器来实现电压电流匹配，装置部件多、体积大、难以快捷运输到配网覆冰现场。专利cn104901254a和cn202633873u都公开了基于中频发电机的便携式配电线路直流融冰电源装置，利用中频发电机发电后，再变换为直流电进行直流融冰，但其受限于中频发电机组功率限制，融冰容量小、融冰距离短，仅能适用于500m以下的短距离支线。

7、特别是这些移动式直流融冰装置都需要自带专用发电机组构成成套的专用融冰装置，而专用发电机组及融冰装置造价高、而融冰装置仅冬季短时适用，导致融冰装置利用率低，制约了融冰系统的广泛推广应用。

8、由于以上问题，迫切需要一种能充分利用常规发电车快速扩展融冰功能的技术装备，来提高配网融冰系统经济性。

技术实现思路

1、本发明目的在于公开一种基于常规电源车的融冰功能扩展系统，以将常规电源车扩展成有与专用融冰装置类似的融冰功能。

2、为了解决前述问题，本发明所公开的基于常规电源车的融冰功能扩展系统，包括融冰功能扩展模块、融冰转接模块、融冰输出电缆和三相短接线夹；其连接方式为：融冰扩展模块的交流输入侧与常规电源车输出三相交流端子相连，融冰扩展模块的直流输出侧与融冰转接模块的直流输入侧相连，融冰转接模块的直流输出侧与融冰接线端子的输入侧相连，融冰接线端子的输出侧经三相融冰输出电缆连接到待融冰线路上，待融冰线路区段的末端用三相短接线夹进行相间短接；所述融冰扩展模块用于将所述常规电源车的交流电源整流并升压成待融冰线路区段能调的直流电源。

3、藉此，本发明扩展系统结构简单、可靠，可在常规电源车上通过扩展融冰模块、辅助接线的融冰转接模块、融冰输出电缆和三相短接线夹，就能实现与专用融冰电源车类似的功能。

4、优选地，本发明融冰扩展模块具体包括：

5、依次连接的软上电单元，三相整流单元、滤波单元、类buck单元和熔断器；

6、软上电单元包括三相交流接触器、空气开关及软上电电阻，空气开关先与软上电电阻串联、再整体与三相交流接触器并联；

7、三相整流单元包括igbt、igbt驱动控制电路和二极管整流桥；

8、类buck单元省略传统buck单元内部电感器件和输出侧电容器件，包括高频续流二极管pwm控制开关；

9、其中，融冰扩展模块还包括辅助电源单元和控制系统；该控制系统与融冰输出电压测量单元、融冰电流测量单元、直流母线电压测量单元和igbt驱动控制电路形成闭环控制连接以实现主电路上各功能单元的协同，该协同过程包括：在整个融冰扩展模块软上电时，先断开接触器而合上空气开关以利用软上电电阻对直流母线电容充电，当充电到额定直流母线电压时，再闭合三相交流接触器以旁路掉软上电电阻；以及通过调pwm占比调类buck单元输出端所输出直流的电压值。

10、藉此，上述设计的融冰扩展模块输入输出特性好，融冰电压电流连续可调，输出融冰电压电流连续可调，而与不受输入侧电压电流波动的影响；特别是输出融冰电流可以闭环调节，不受输入电压波动或负载阻抗波动的影响，可以实现恒流融冰，保证融冰通流效果。具体表现还包括：对前级电源车而言，其具有lc滤波单元隔离后继的高频输出环节，输入电流中仅有6脉波二极管整流单元中的5、7、11、13等谐波，且谐波含量较少，而没有明显的无功及高频分量，也就不需要额外配置无功补偿及谐波治理单元。对后级直流融冰电流调控而言，其输出电压中虽然包括有与igbt开关动作频率相关的高频pwm分量，但由于融冰线路自身具有较大的滤波电抗，具有平波左右，使得输出融冰电流光滑，无明显波动，方便融冰电流控制；而且融冰扩展模块中没有常规buck电路里面的电容、电感等器件，而是利用作为融冰负载的线路自带等效感抗来平滑融冰输出电流，从而有利于减小系统的体积和重量。

11、进一步地，本发明类buck单元包括至少两个并联的基础子单元，各基础子单元分别各包括一个高频续流二极管一个pwm控制开关，且各基础子单元的pwm控制开关受控于控制系统以同步执行高频的开关操作。藉此，可进一步扩大融冰输出参数的可调范围。

12、下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种基于常规电源车的融冰功能扩展系统，其特征在于，包括融冰功能扩展模块、融冰转接模块、融冰输出电缆和三相短接线夹；其连接方式为：融冰扩展模块的交流输入侧与常规电源车输出三相交流端子相连，融冰扩展模块的直流输出侧与融冰转接模块的直流输入侧相连，融冰转接模块的直流输出侧与融冰接线端子的输入侧相连，融冰接线端子的输出侧经三相融冰输出电缆连接到待融冰线路上，待融冰线路区段的末端用三相短接线夹进行相间短接；所述融冰扩展模块用于将所述常规电源车的交流电源整流并升压成待融冰线路区段能调的直流电源。

2.根据权利要求1所述的基于常规电源车的融冰功能扩展系统，其特征在于，融冰扩展模块具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于常规电源车的融冰功能扩展系统，其特征在于，所述类buck单元包括至少两个并联的基础子单元，各基础子单元分别各包括一个高频续流二极管一个pwm控制开关，且各基础子单元的pwm控制开关受控于控制系统以同步执行高频的开关操作。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于常规电源车的融冰功能扩展系统，其特征在于，所述常规电源车采用400v应急发电车。

5.根据权利要求4所述的基于常规电源车的融冰功能扩展系统，其特征在于，所述融冰功能扩展系统与400v应急发电车分离部署。

6.根据权利要求4所述的基于常规电源车的融冰功能扩展系统，其特征在于，所述融冰功能扩展系统部署于400v应急发电车中。

技术总结
本发明涉及电气工程技术领域，公开一种基于常规电源车的融冰功能扩展系统，以将常规电源车扩展成有与专用融冰装置类似的融冰功能。本发明系统包括：融冰功能扩展模块、融冰转接模块、融冰输出电缆和三相短接线夹；其连接方式为：融冰扩展模块的交流输入侧与常规电源车输出三相交流端子相连，融冰扩展模块的直流输出侧与融冰转接模块的直流输入侧相连，融冰转接模块的直流输出侧与融冰接线端子的输入侧相连，融冰接线端子的输出侧经三相融冰输出电缆连接到待融冰线路上，待融冰线路区段的末端用三相短接线夹进行相间短接；所述融冰扩展模块用于将所述常规电源车的交流电源整流并升压成待融冰线路区段能调的直流电源。

技术研发人员：黄清军,谭艳军,李波,孙诗依,蔡翔,朱远,朱思国,周秀冬,毛新果
受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12