一种移动式融冰装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力融冰技术领域，具体是一种移动式融冰装置。


背景技术：

2.融冰是保护电网安全的主要手段，现有技术研究融冰的主要思路为：1、采用交流短路方法融冰将电能转化为热能融冰；2、大功率直流融冰装置。
3.我国自上世纪70年代以来就一直在220kv以下线路上采用交流短路方法对严重覆冰线路进行融冰，对防止冰灾起到了一定的作用。由于交流融冰需要很高的热量，且交流线路存在电抗，致使220kv及以下线路融冰时要求的融冰电源容量是线路实际融冰功率的5-10倍；对于500kv以上超高压和特高压交流输电线路融冰时要求的融冰电源容量是线路实际融冰功率的10-20倍。在实施交流电流短路融冰时往往存在融冰电源容量远远不足的问题。因此，对于500kv或更高电压等级输电线来说，由于难以找到满足要求的融冰电源，采用交流短路融冰方案不可行。而采用大功率直流融冰装置，主要包括带专用换流变压器、不带专用换流变压器和车载移动式等多种型式，我国电网企业从2011年开始进行了大规模大功率直流融冰的推广应用。
4.比如2012年07月11日，中国发明专利申请公布号cn102570369a，公开的一种不带专用换流变压器直流融冰装置的设计方法，具有静止无功补偿功能，包括有换相电抗器，六脉动换流器，平波电抗器，刀闸，控制保护系统，交流滤波器组，换相电抗在无功补偿模式下为晶闸管控制电抗器或晶闸管投切电抗器的一部分；平波电抗器在无功补偿模式下为晶闸管控制电抗器或晶闸管投切电抗器的一部分；在直流融冰模式下，六脉动换流器交流侧通过换相电抗器与所接交流系统主变低压侧相连，六脉动换流器直流侧通过平波电抗器与刀闸相连；这种直流融冰装置虽然设计兼有静止无功补偿装置的功能，但结构复杂，必然投入成本增加。还有就是这种融冰模式一直是用a+bc、b+ac、c+ab其中的一种融冰方式、融完了再换另一组，由于三相架空线都是冰冻的；如一直这样固定融冰，会造成电杆受力不均严重时可能会造成偏倒。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种移动式融冰装置，以解决现有技术结构复杂，成本高的问题，实现三相自动换相融冰。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种移动式融冰装置，包括人机互动界面、中央处理单元（plc）、数控板（pcb）、6脉动可控硅控制系统和主变压器；所述的人机互动界面，采用10.4英寸触摸屏，通过lan网线与中央处理单元（plc）进行数据交换，以图文方式实时在线显示整个系统的运行情况，使操作者能方便及时地了解系统的运行状态；所述的中央处理单元（plc），通过rs485/modbus-rtu协议与数控板（pcb）和三相数显表通讯；所述的6脉动可控硅控制系统将数控板（pcb）给定的执行变量最终输出同比例的直流电压/电流值转发触发板，触发板输出至可控硅输出直流用于自动换相融冰或者选择性融冰；
可控硅输出的直流电通过第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5连接自动换相融冰或者选择性融冰装置；所述的主变压器，提供整个系统的所有供电；
7.所述的自动换相融冰是通过三个真空换相接触器组成3种不同的融冰接线方式，其中第一真空换相接触器km1为a+bc式，第二真空换相接触器km2为b+ac式，第三真空换相接触器km3为c+ab式；
8.所述的选择性融冰是通过中央处理单元（plc）写入需要输出的电压电流值，控制三个真空换相接触器组成可选择性融冰模式，比如a相线覆冰严重，那么选择“a+bc”分组融冰模式，再按“启动”即可。
9.与现有技术比较，本实用新型具有如下优势：
10.a) 可固定式安装于配电房中使用，也可安装于汽车中实现移动式融冰；
11.b) 该装置采用时间控制式轮换融冰方式，能实现三相自换相，而无需人工操作；实现三相自平衡融冰，达到三相电线同时加热达到同时融冰的效果、使电杆受力均匀而不会产生受力不均等现象。
附图说明
12.图1为本实用新型的系统组成方框图。
13.图2为本实用新型系统一次架构图。
实施方式
14.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
15.参考附图1：
16.人机互动界面：采用10.4英寸触摸屏，通过lan网线与中央处理单元（plc）进行数据交换；以图文方式实时在线显示整个系统的运行情况，使操作者能方便及时地了解系统的运行状态；
17.中央处理单元（plc）：通过rs485/modbus-rtu协议与数控板（pcb）和三相数显表通讯。检测数控板（pcb）的实时变量及状态量，检测三相数显表的交流电压/电流变量；同时将触摸屏设置的运行变量经内部转码后转发给触发板，触发板输出至可控硅，最终实现直流输出的线性控制值。其输出的直流：电压/电流值通过变换器输入至中央处理单元（plc），中央处理单元（plc）内部将该变量a/d转换后得到当前的输出变量，由此实现了对整个系统运行的闭环控制；
18.6脉动可控硅控制系统：为执行器件，将数控板（pcb）给定的执行变量最终输出同比例的直流电压/电流值；
19.t1:主变压器：提供整个系统的所有供电，其可控硅最终输出的：电压、电流值的大小，取决于主变压器的输出容量。
20.参考附图2：
21.图中qf1:为整个融冰系统的主断路器；qf2: 为整个低压控制系统的断路器；
22.t2:为0.7kv/220v的二级变压器，其主要为控制系统提供二次控制电源；
23.vt1、vt2、vt3、vt4、vt5、vt6为6个1.2ka/1.4kv的单相可控硅，组成6脉动整流回
路；
24.r1-r6、c1-c6为可控硅阻容吸收回路；
25.r7、r8、r9、c7、c7、c9用于吸收变压器次级所产生的静电；
26.分流器（di）：直流电流取样器件，其产生一个随输出值而变化的0~75mv电压值，供上级取样；
27.电流变送器/电压变送器：将大电流、高电压进行变比后输出至控制主板，组成闭环控制；ta、tb、tc为三相交流电流互感器，检测三相交流输出电流值；
28.第一真空换相接触器km1/第二真空换相接触器km2/第三真空换相接触器km3：为真空换相接触器，第一真空换相接触器km1为a+bc式，第二真空换相接触器km2为b+ac式，第三真空换相接触器km3为c+ab式；3个接触器组成3种不同的融冰接线方式。
29.本实用新型实施方式系统的运行与停止控制流程运行如下：
30.1、正常启动：当中央处理单元（plc）发出启动执行信号时，第一真空换相接触器km1、第二真空换相接触器km2、第三真空换相接触器km3接触器只能吸合其中一个，第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5同时吸合/中央处理单元（plc）检测到以上的接触器可靠吸合后，开始指定性地给可控硅触发信号，输出指定的直流电压、电流；
31.2、紧急停机：当中途有紧急情况需要马上停止输出，按柜体上方的“急停”按钮，该按钮会马上将第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5强制分断，强制分断最大设定紧急停机时间为10ms，同时系统会停止输出和断开换相接触器；
32.3、正常停机：系统收到停机信号后，先停止输出，再分断第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5，最后分断换真空相接触器；设定系统的运行与停止的正常控制时间200ms。
33.本实用新型实施方式的自动/手动控制模式。
[0034] 1、自动模式：操作员在触摸屏上设置自动换相时间，该时间可设置为：5~60分钟内的任意值，设置好需要输出的：电压/电流值；按“启动”按钮，系统吸合第一真空换相接触器km1/吸合第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5/给定指定的输出值，开始执行融冰程序，到了设置的时间后、停止给定信号/断开第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5/断开第一真空换相接触器km1；吸合第二真空换相接触器km2/吸合第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5/给定指定的输出值，开始融冰程序，到了设置时间后、停止给定信号/断开第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5/断开第二真空换相接触器km2；吸合第三真空换相接触器km3/吸合第一直流单极接触器km4、第二直流单极接触器km5/给定指定的输出值开始融冰程序，到了设置的时间后再会到第一组控制程序。在系统正常、在没有接收到“停止”指令时系统会一直按照这个流程循环控制；
[0035]
该自动模式的优点：在线路结冰时，三相架空线都是冰冻的；如一直用a+bc、b+ac、c+ab其中的一种融冰方式、融完了再换另一组，会造成电杆受力不均严重时可能会造成偏倒；采用时间控制式轮换融冰方式，可实现三相电线同时加热达到同时融冰的效果、使电杆受力均匀而不会产生受力不均等现象。
[0036] 2、手动模式：当操作员发现其中某线覆冰层还比较严重，或者明显看出受力不均时，便可选择性融冰，比如a相线覆冰严重，那么选择“a+bc”再写入需要输出的电压电流值、按“启动”即可，其输出流程与停止流程同上。
[0037]
为了更好地实现三相自动换相融冰；本实用新型实施方式还设置了如下技术结构。
[0038] 1、直流过压保护：
[0039]
检测从可控硅输出的直流电压值，当该值超过设置值并不可控时，执行保护停机；从检测到执行保护跳闸：最大时间设置为100ms。
[0040] 2、过流保护
[0041]
过流保护分交流过流保护和直流过流保护两种；交流过流保护：检测从变压器出来的电流值，超过设置值后，执行保护程序；直流过流保护：检测送可控硅输出的直流电流值，当该值超过设置并不可控时，执行保护停机；
[0042]
所述交流过流保护和直流过流保护从检测到执行保护跳闸，最大时间均设置为100ms。
[0043] 3、过热保护：
[0044]
本实用新型实施方式对可控硅和柜体内部设置了过热保护；
[0045]
系统实时检测可控硅的表面散热温度，当超过设置温度时，执行保护停机；从检测到执行保护跳闸的最大时间设置为10ms；系统实时检测柜体内部温度，当达到75c
°
时，控制程序会按比例降低输出电流；当超过90c
°
时会执行保护停机；从检测到执行保护跳闸的最大时间设置为100ms。
[0046] 4、系统自检：
[0047]
本实用新型实施方式在整个控制系统在运行中，实时进行自检程序，当发现有异常会根据异常状态的严重性选择报警或者停机。
[0048] 5、报警：
[0049]
每个故障发生报警或故障，系统会以图文的方式显示并保存在触摸屏上，操作员可以根据提示进行相应的处理即可。

技术特征：
1.一种移动式融冰装置，包括人机互动界面、中央处理单元（plc）、数控板（pcb）、6脉动可控硅控制系统和主变压器；其特征在于：所述的人机互动界面，采用10.4英寸触摸屏，通过lan网线与中央处理单元（plc）进行数据交换，以图文方式实时在线显示整个系统的运行情况，使操作者能方便及时地了解系统的运行状态；所述的中央处理单元（plc），通过rs485/modbus-rtu协议与数控板（pcb）和三相数显表通讯；所述的6脉动可控硅控制系统将数控板（pcb）给定的执行变量最终输出同比例的直流电压/电流值转发触发板，触发板输出至可控硅输出直流用于自动换相融冰或者选择性融冰；可控硅输出的直流电通过第一直流单极接触器（km4）、第二直流单极接触器（km5）连接自动换相融冰或者选择性融冰装置；所述的主变压器，提供整个系统的所有供电；所述的自动换相融冰是通过三个真空换相接触器组成3种不同的融冰接线方式，其中第一真空换相接触器（km1）为a+bc式，第二真空换相接触器（km2）为b+ac式，第三真空换相接触器（km3）为c+ab式；所述的选择性融冰是通过中央处理单元（plc）写入需要输出的电压电流值，控制三个真空换相接触器组成可选择性融冰模式。

技术总结
本实用新型涉及一种移动式融冰装置，包括人机互动界面、中央处理单元（PLC）、数控板（PCB）、6脉动可控硅控制系统和主变压器；本实用新型可固定式安装于配电房中使用，也可安装于汽车中实现移动式融冰；本实用新型采用时间控制式轮换融冰方式，能实现三相自换相，而无需人工操作；实现三相自平衡融冰。实现三相自平衡融冰。实现三相自平衡融冰。


技术研发人员：李阳 李东亮
受保护的技术使用者：郴州市东塘电气设备有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/7/23