一种架空地线和复合光纤地线直流融冰系统的启动方法

摘要

本发明是一种架空地线和复合光纤地线直流融冰系统的启动方法。启动方法所用直流融冰装置包括换流器、直流刀闸、控制保护系统，需融冰的架空地线或复合光纤地线的两端经过直流刀闸直接与直流融冰装置中换流器的正极和负极分别连接，或通过任意一相导线经过直流刀闸与直流融冰装置中换流器的正极和负极分别连接，直流融冰系统的启动方法如下：1）在发出解锁命令的一段时间内，在最小允许电流上叠加一个电流值作为解锁参考电流；2）经过该段时间后解锁参考电流线性降至最小允许电流；3）解锁过程中，采用比例积分调节器使得直流融冰回路中电流跟踪解锁参考电流；本发明能保证直流融冰装置迅速建立起稳定的直流电流。

说明书

技术领域

本发明是一种架空地线和复合光纤地线直流融冰系统的启动方法，属于架空地线和复合光纤地线直流融冰系统的启动方法的创新技术。

背景技术

电力系统遭受的各种自然灾害中，冰灾是最严重的威胁之一。与其它事故相比，冰灾给电网造成的损失往往更为严重，轻则发生冰闪，重则会造成倒塔断线，甚至电网瘫痪。

近年来，全球各类气象灾害更为频繁，极端天气气候事件更显异常，冰灾造成电力系统的损失和影响更趋严重，破坏程度越来越强，影响也越来越复杂，应对难度也越来越大。如1921年10月瑞典冰灾、1972年1月美国哥伦比亚州冰灾、1998年1月美国东北部和加拿大东南部冰灾、1999年12月法国冰灾、瑞典南部2005年1月冰灾、德国2005年11月冰灾。

受大气候、微地形、微气象条件的影响，我国冰灾事故频繁发生，电网受到的影响越来越严重。2005年初, 华中地区历史上罕见的低温雨雪冰冻天气给我国华中、华北电网造成严重的灾害。2008年1-2月，低温雨雪冰冻天气袭击我国南方、华中、华东地区，导致贵州、湖南、广东、云南、广西和江西等省输电线路大面积、长时间停运，给国民经济和人民生活造成巨大损失。2011年1月，贵州省、湖南省、江西省、广西桂北地区、广东粤北地区和云南滇东北地区的输变电设施相继出现覆冰险情，先后导致多条线路和变电站。2012年初、2013年初我国电网都不同程度受到覆冰的影响。

2009年初-2013年初的各个覆冰期中，南方电网应用直流融冰装置对110kV及以上架空线路实施直流融冰400余次，保证了线路和电网的安全。

架空地线和复合光纤地线（OPGW）是输电线路中比较脆弱的一个环节，相对于导线，架空地线和复合光纤地线（OPGW）损坏更容易因覆冰而受损，引发线路跳闸停运。南方电网2011年对导线实施大规模融冰时发现，在解决架空导线覆冰后，地线覆冰和复合光纤地线（OPGW）已经成为线路跳闸和影响导线融冰后恢复送电成功的主要因素。

不同于架空导线，我国普通架空地线主要采用分段绝缘、一点接地方式，复合光纤地线（OPGW）基本上采用逐基接地方式，无法对架空地线和复合光纤地线（OPGW）直接进行融冰。由于绝缘地线可以显著降低输电线路损耗，国内外电力科技工作者一致在进行这方面的研究和实践，已有研究和实际应用表明架空地线和复合光纤地线（OPGW）绝缘运行是完全可行的。因此，实现架空地线和复合光纤地线（OPGW）直流融冰，对提高输电线路整体防冰能力，保障电网供电可靠性有着十分重要的意义，经济效益和社会效益非常显著。

南方电网在2011年完成了地线和复合光纤地线（OPGW）直流融冰应用的研究和示范工程建设，云南电网公司、超高压公司和贵州电网公司均开展了大量的工作，取得良好的应用效果。2012年初，云南电网共开展地线融冰12次，光纤架空复合地线（OPGW）融冰3次，达到了预期应用效果。2012年底-2013初的防冰抗冰工作中，南方电网共对地线及复合光纤地线（OPGW）开展16次的直流融冰，均达到理想效果。

在地线和复合光纤地线（OPGW）进行直流融冰实践中多次出现融冰系统启动不成功、电流无法建立的情况，严重影响了直流融冰功能的发挥。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能够保证对架空地线和复合光纤地线进行融冰的直流融冰装置能够迅速建立起稳定的直流电流达到快速融冰的目的的架空地线和复合光纤地线直流融冰系统的启动方法。本发明的融冰方法操作方便，效率高。

本发明的技术方案是：本发明的架空地线和复合光纤地线直流融冰系统的启动方法，所述启动方法所用的直流融冰装置包括有换流器、直流刀闸、控制保护系统，需融冰的架空地线或复合光纤地线的两端经过直流刀闸直接与直流融冰装置中换流器的正极和负极分别连接，或通过任意一相导线经过直流刀闸与直流融冰装置中换流器的正极和负极分别连接，控制保护系统与换流器连接，直流融冰系统的启动方法如下：

1)控制保护系统在发出解锁命令的T1时间内，解锁参考电流Iref与最小允许电流Imin的关系如下式所示：

Iref=Imin(1+k)                       (1)；

2)控制保护系统在发出解锁命令的T1后至（T1+T2）时间内，解锁参考电流Iref与最小允许电流Imin的关系如下式所示：

Iref=Imin+ Imin×[1-(t-T1)/T2]×k    (2)；

其中t为变量，即相对于解锁命令发出时刻后的时间。3)控制保护系统在发出解锁命令的（T1+T2）时间后，解锁参考电流Iref与最小允许电流Imin的关系如下式所示：

Iref=Imin                            (3) ；

4)控制保护系统在发出解锁过程中，采用比例积分调节器使得直流融冰回路中电流跟踪参考电流Iref；

对于六脉动直流融冰装置，上述最小允许电流Imin按照下式计算：

           （4）；

对于12脉动直流融冰装置，上述最小允许电流Imin按照下式计算：

              （5）。

-—直流融冰装置理想空载直流电压，—交流系统基波角频率，L—直流融冰回路总电感；—可靠系数，取值范围为1.3-2.0。

上述架空地线和复合光纤地线通过带并联保护间隙的地线绝缘子与杆塔连接，间隙取值为40-100mm。

上述直流融冰装置能对架空地线和复合光纤地线实现单段独立融冰或者多段并联同时融冰，融冰时架空地线和复合光纤地线以正负极导线作为母线接入直流融冰装置。

上述k的取值范围为0.1-0.3。

上述T1的取值范围为100-400ms。

上述T2的取值范围为200-500ms。

本发明由于在直流融冰装置启动过程中暂时加大解锁电流以在直流融冰回路中快速建立稳定直流电流，避免解锁过程中架空地线和复合光纤地线上的绝缘子发生闪络，本发明能够保证对架空地线和复合光纤地线进行融冰的直流融冰装置迅速建立起稳定的直流电流，达到快速融冰的目的。本发明的融冰方法操作方便，效率高。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的架空地线和复合光纤地线直流融冰系统的启动方法。

附图说明

图1为本发明架空地线和复合光纤地线两端直接接入直流融冰装置示意图。

图2为本发明架空地线和复合光纤地线分段接入直流融冰装置示意图。

图3为本发明架空地线和复合光纤地线启动逻辑图。

图4为本发明架空地线和复合光纤地线启动过程中参考电流变化示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明架空地线和复合光纤地线（OPGW）两端直接接入直流融冰装置的结构示意图如图1所示，本发明的架空地线和复合光纤地线直流融冰系统的启动方法所用的直流融冰装置包括有换流器1、直流刀闸2、控制保护系统3，需融冰的架空地线或复合光纤地线的两端经过直流刀闸2直接与直流融冰装置中换流器1的正极和负极分别连接，或通过任意一相导线经过直流刀闸2与直流融冰装置中换流器1的正极和负极分别连接，控制保护系统3与换流器1连接，

直流融冰系统的启动方法如下：

1)控制保护系统3在发出解锁命令的T1时间内，解锁参考电流Iref与最小允许电流Imin的关系如下式所示： 

Iref=Imin(1+k)                       (1) ；

2)控制保护系统3在发出解锁命令的T1后至（T1+T2）时间内，解锁参考电流Iref与最小允许电流Imin的关系如下式所示：

Iref=Imin+ Imin×[1-(t-T1)/T2]×k    (2) ；

其中t为变量，即相对于解锁命令发出时刻后的时间。

3)控制保护系统3在发出解锁命令的（T1+T2）时间后，解锁参考电流Iref与最小允许电流Imin的关系如下式所示：

Iref=Imin                            (3) ；

4)控制保护系统在发出解锁过程中，采用比例积分调节器使得直流融冰回路中电流跟踪参考电流Iref；

对于六脉动直流融冰装置，上述最小允许电流Imin按照下式计算：

           （4）；

对于12脉动直流融冰装置，上述最小允许电流Imin按照下式计算：

             （5）。

-—直流融冰装置理想空载直流电压，—交流系统基波角频率，L—直流融冰回路总电感；—可靠系数，取值范围为1.3-2.0。

上述架空地线和复合光纤地线通过带并联保护间隙的地线绝缘子与杆塔连接，间隙取值为40-100mm。

上述直流融冰装置能对架空地线和复合光纤地线实现单段独立融冰或者多段并联同时融冰，融冰时架空地线和复合光纤地线以正负极导线作为母线接入直流融冰装置。

本实施例中，上述k的取值范围为0.1-0.3。

本实施例中，上述T1的取值范围为100-400ms。

本实施例中，上述T2的取值范围为200-500ms。