500kV线路直流融冰方案研究

介绍了对500kV线路进行直流融冰的3种方案发电机电源提供直流融冰电流;系统电源带可控整流装置提供直流融冰电流;系统电源带不可控整流装置提供直流融冰电流,同时分析了其优缺点,介绍了进行直流融冰所需要的主要设备.     

直流融冰装置拓扑结构的比较研究

对直流融冰装置的三种典型拓扑结构(二极管不可控整流、晶闸管全控整流和基于IGBT的全控整流)的性能和经济实用性进行了综合比较研究。在分析三种结构的工作原理基础上,建立了三种融冰结构的整流模型,从整流调压性能、谐波及无功特性、装置功耗、经济成本特性、功能扩展等方面进行了对比研究,并结合某线路融冰需求对上述三种结构性能进行了仿真验证。对比后得出结论:不可控整流结构成本低、大容量装置易实现,可应用于中长距离线路融冰;晶闸管全控整流结构具有输出直流电压平滑调节、可扩展为SVC的特点,可应用于有无功补偿需求的线路融冰;基于IGBT的全控整流结构输出电压调节能力强、电能质量优越,但成本高、系统复杂,在短距离线路、小容量融冰应用中占有优势。比较研究结论将为直流融冰工程装置结构的选择和设计提供有益参考。     

直流融冰技术探讨

通过对几种热力除冰法进行分析比较发现,对500kV输电线路,采用直流电流融冰是唯一可行的热力法。直流融冰技术的关键在于直流装置的开发及合理利用,文章对几种可行的直流融冰法进行了对比。鉴于元器件参数的限制,提出由多台容量较小的整流装置并联运行方案,以解决大容量整流装置制造上的难题,并可适应各种线路的融冰要求,而在正常时期,将装置稍作改动即可作为静止式动态无功补偿装置使用,以充分利用设备资源。     

特高压输电线路直流融冰变流系统设计

随着特高压的推广,特高压输电线路的抗冰融冰正成为研究的热点。特高压输电线路由于线径粗、线路长,所需融冰电流与装置容量大,其电流融冰是一个研究的难点。针对特高压输电线路的特点提出了分段直流融冰方法,其将特高压输电线路分成若干段,选取重覆冰区的线路段设置直流融冰点与融冰短路点,可以有效减小融冰装置容量。针对特高压输电线路融冰所需直流融冰装置容量大特点,为了减小融冰装置网侧电流的谐波畸变率,采用24脉波整流变压器+多台整流器并联方式,可以有效减小直流融冰装置对网侧电源的干扰,并可减小输出直流电压纹波因数。最后对所设计的特高压输电线路直流融冰装置进行了仿真研究,采用24脉波整流变压器+多台整流器并联方式后,可以有效消除整流器引起的输入侧电流中5次和7次谐波电流,整流变压器输入侧电流低次谐波总畸变率仅为0.51%,输出直流电压脉波数为24,电压纹波因数仅为0.616。仿真结果证明了所设计特高压直流融冰装置的可行性与正确性。     

保障直流融冰装置现场操作安全的措施

自2008年以来,每年冬季长时间持续的低温雨雪冰冻天气,造成部分地区线路断线、杆塔倒塌,电力供应中断,给国家和人民造成巨大的经济损失。为解决线路的覆冰问题,确保电网的稳定运行,南方电网公司及国家电网公司在多座变电站安装了直流融冰装置,对覆冰线路进行直流融冰。直流融冰装置的投运,增强了电网的抗冰能力,保证了在低温雨雪冰冻天气中线路持续稳定运行的能力。直流融冰,是指利用直流融冰装置整流后输出的直流电流在导线电阻中产生热量,使输电线路覆冰融化。随着电网直流融冰装置的广泛使用,为有效管控直流融冰现场操作的正确性,确保现场操作过程中不发生人身、电网事故,不发生误操作事故,     

基于不可控整流移动式直流融冰装置的研究

针对湖南电网输电线路的冰冻灾害,提出了基于不可控整流的直流融冰技术,并研制了移动式直流融冰装置,可实现0～150km各种线型的输电线路融冰,解决了输电线路线型复杂、长度不等的融冰问题.移动式直流融冰装置对长沙向阳变电站110kV向黄I线进行了现场试验,该导线型号为LGJ-185,长度为12.626km,施加603A电流...     

适用于全桥型模块化多电平换流器的直流融冰装置控制策略

现有直流融冰装置采用了晶闸管可控整流技术,在运行中均会消耗一定的无功功率,产生特征次谐波,对交流系统带来一定影响。全桥型模块化多电平换流器(MMC)具有直流电压和直流电流双向运行能力,可满足直流融冰对换流器运行工况的要求。文中提出了适用于全桥型MMC的直流融冰装置控制策略。首先,对全桥型MMC直流融冰装置的主回路拓扑的运行原理进行了介绍,并给出了适用于全桥型MMC的调制比定义。其次,充分利用全桥型子模块可输出正、零、负模块电压的特点,分析如何实现零起升压/升流,以满足不同类型、长度线路的融冰需求,使得直流电压很低时,交流侧仍然保持很高的电能质量。然后,基于无功补偿容量、设备利用率和器件裕度等对装置的无功补偿进行研究,确定了装置无功补偿模式的拓扑结构。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了直流融冰模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于12脉动整流技术的500kV输电线路融冰装置实现

500kV输电线路多采用分裂导线,因此常规的交流融冰方法难以提供足够的融冰电流。为解决500kV覆冰线路的融冰问题,提出了基于12脉动整流技术的高电压、大电流直流融冰方案。并根据500kV输电线路长度的多样性,采用了多档位调压、直流输出方式灵活组合的线路融冰方法。数学理论分析和系统仿真计算表明该方法能够满足不同长度的500kV输电线路的融冰电流需求。根据湖南500kV变电站线路参数,研制了满足15～50km的500kV线路融冰需要的大功率直流融冰装置,并进行了现场运行试验。试验结果为:现场试验波形与设计仿真波形一致,验证了系统模型仿真和理论分析的正确性;500kV线路导线温度从初始31.3°C升至42.9°C,温升11.6°C,温升明显;且直流融冰装置运行正常。试验结果表明,该方法可满足500kV分裂导线的融冰电流需要,电流热效应明显,可较好解决超高压输电线路的覆冰问题。     

直流融冰装置整流技术的比较

输电线路覆冰会引起线路断线、杆塔倒塌、大面积停电等事故,给国民生活造成严重影响,直流融冰技术是解决线路覆冰的有效手段。介绍了直流融冰技术的原理以及目前已实际应用的三种直流融冰技术,并对三种整流技术的电路结构、特点及适用范围进行了对比分析,得出结论:基于二极管整流技术的直流融冰装置结构简单、成本较低,但是由于电压控制问题,只适用于中长距离线路融冰;基于晶闸管整流技术的直流融冰装置输出电压、电流可以连续调节,且可以作为SVC使用,是目前应用最广泛的直流融冰装置;基于PWM整流技术的直流融冰装置电能质量及无功特性较好,但由于成本及技术问题,目前仅在短距离、小容量融冰中有所应用。结论对直流融冰实际应用中装置的选择有一定的指导意义。     

某500 kV变电站直流融冰装置设计

针对某500 kV变电站线路融冰需求,分析了不同直流融冰技术路线的优劣,详细介绍了整流变+十二脉波二极管整流方案的特点。通过对各电压等级输电线路的直流融冰参数计算,明确了直流融冰装置的核心技术参数,组建了一套行之有效的融冰装置。     

特高压直流输电线路分段直流融冰方案

针对融冰线路一般不是全线覆冰的情况,提出了在重冰区线路下方建设分段直流融冰站的分段直流融冰方案。融冰距离取100km,通过对特高压直流线路大截面导线融冰电流范围和融冰时间的计算,确定融冰电流为12 000A,所需融冰功率153MW。为满足融冰功率的需求,提出了分段直流融冰站所需交流电源的电压等级为220kV。最后设计了2套24脉动整流电路并联的分段直流融冰装置,并对装置的设备参数进行了设计选型。通过Matlab仿真软件对特高压直流线路的分段直流融冰进行仿真,结果表明设计的装置其融冰电流可达10 980A,且输出电压为24脉动,总谐波畸变率(THD)仅0.83%,验证了该方案的可行性。     

国内首套大容量直流融冰装置研制成功

2008年10月12日13：18，随着南方电网6万kW直流融冰装置样机输出直流电流平稳升至4000A，500kV福施Ⅱ线温升达到30℃，贵州电网500kV福泉变电站内响起一阵热烈的掌声，这标志着国内首套直流融冰装置样机全面研制成功，为电网应对低温雨雪冰冻等极端气候增加了新的手段。     

南瑞继保PCS-9590直流融冰系统在500 kV康定变顺利投运

<正>近日,南瑞继保为四川500 kV康定变提供的Pcs-9590直流融冰系统顺利投入运行。康定变直流融冰系统采用12脉动整流方案,额定融冰容量123 MW,额定输出直流电流5 000 A,是迄今为止12脉动整流融冰额定输出电流最大的直流融冰系统。设备通过现场全电流试验验证,导线温升明显,系统运行稳定。南瑞继保一直对直流融冰工程高度重视,精心组织,密切协作,全力保障各项工程工作顺利进行。     

大容量直流融冰系统在500kV康定变的应用

研制了12脉动整流融冰方式、额定输出直流电流5000 A下容量最大的直流融冰系统。根据融冰交流线路参数,对PCS-9590融冰系统设计研制过程中几个比较重要的方面,包括融冰方案、主电路设计、过电压和绝缘配合、控制保护系统等进行较为详细的论述。现场应用表明,直流融冰是解决线路覆冰、缓解冰雪灾害的有效方案。     

STATCOM对直流融冰整流变压器直流偏磁的影响及抑制方法

利用12脉动直流融冰装置的整流变压器将静止无功发生器(STATCOM)接入交流电网,可以使整流变压器得到充分利用,为系统提供动态无功支撑,并有效改善融冰方式运行时的电能质量。针对STATCOM系统中整流变压器的直流偏磁问题,对1台链式STATCOM样机中的变压器直流偏磁现象进行了试验研究和分析,并提出了链式逆变器的直流分量控制方法和针对整流变压器的最大直流电流分量控制方法,该方法可以有效抑制整流变压器的直流偏磁。所提出直流偏磁抑制方案的有效性通过在30 k VA链式STATCOM样机上得到试验验证,一旦检测到有直流电流分量,直流偏磁抑制分量就会很快起作用,使变压器铁芯停止偏磁过程,并回到正常状态。     

一起高压输电线路直流融冰感应过电压分析

针对500 kV鸭渓—福泉Ⅱ回输电线路的直流融冰遇到的感应过电压问题,进行了理论计算和实测,结论为:此感应过电压是由于并行运行的输电线路的感应电压扰动导致了融冰线路的过电压保护间隙击穿放电所致,可通过变更直流融冰方式或根据整流装置的参数调整间隙距离来解决。     

特高压直流线路带电融冰系统研制及工程应用

为避免覆冰引起线路跳闸事故,且在融冰时不影响线路运行,论文研发了特高压线路地线和光纤复合架空地线（OPGW）的带电融冰系统,包含融冰电源、融冰装置、过电压保护系统、OPGW与地线回路。开展了OPGW/地线融冰参数校核、融冰装置参数校核,换流变压器、平波电抗器、桥臂过电压保护器选型,融冰线路绝缘化改造和绝缘配合设计,研发了特高压线路OPGW带电融冰系统。现场实测表明,融冰回路双端开路时,OPGW/地线感应电压可达13.7 kV,融冰回路单端接地时,感应电压降低至0.6 kV。计算表明,带电融冰装置选定额定参数10 kV/10 MW,可满足现场融冰要求。OPGW/地线表面覆冰为非规则形态,冰凌长度、直径、厚度的增长为非线性变化过程。现场实测表明,融冰装置输出260 A直流电流75 min后,OPGW最高温度升至20.7℃,安全地完成了特高压线路带电融冰。论文研制的特高压线路OPGW的带电融冰系统,为特高压直流线路在雨雪冰冻天气间安全运行提供了保障。     

基于MATLAB的模糊神经网络高压直流输电换流控制器的研究

在研究模糊逻辑控制技术、神经网络技术和高压直流输电（HVDC）系统的基础上，从原理上说明，对换流器两侧都采用模糊神经网络控制能有效地提高交流一直流（AC/DC）系统的动态特性和恒定性。整流侧和逆变侧分别提取直流线路电流、电压误差及其变化率作为模糊控制器的输入，输出作为神经网络的输入，分别控制电流和电压。用MATLAB对一典型12脉冲桥高压直流输电系统在传统控制和模糊神经控制下分别进行仿真。结果表明。与传统控制方法相比，当直流线路或者单相交流线路发生接地故障时。模糊神经控制能改善换流站直流电流和直流电压的恒定性，而且提高了交直流系统的暂态稳定性，并且双侧模糊逻辑控制要比单侧模糊逻辑控制效果好。     

500 kV直流融冰兼动态无功补偿系统研发与工程试点

介绍了以金华500 kV双龙变电站为工程试点的500 kV直流融冰兼动态无功补偿系统,叙述了可控整流器型直流融冰兼动态无功补偿装置、融冰专用直流母线及移动式母线连接器的原理、结构、功能与特点.该系统采用多项专利技术,具有在直流融冰与无功补偿2种工作模式之间切换时不改变直流融冰兼动态无功补偿装置内部主电路和控制程序结构,只需通过外部隔离开关矩阵的简单切换操作,即可在对电网运行影响最小的前提下实现工作模式切换,以及融冰模式下同一线路不同相别或不同线路之间的平衡(循环)融冰切换操作等突出优点.     

输电线路高频融冰大功率激励电源设计与控制方法

本文设计了一种高频融冰大功率激励电源模块化结构。输入侧应用多重化PWM可控整流和功率单元输入载波相移技术,对输入谐波和功率因数控制;组合逆变器采用相移SPWM技术以克服大功率开关器件开关频率低无法输出高频的难点,并采用输入均压、输出均流的控制策略,各单元间通过均压、均流母线相互通信,抑制了功率单元并联结构产生的环流。搭建的融冰电源仿真试验结果表明:该融冰激励源输出频率可达到40 k Hz,输出电压稳定,谐波含量少,控制方便,为输电线路新型融冰装置研发提供了技术参考。