輸電線路除冰機(jī)器人除冰機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
輸電線路除冰機(jī)器人除冰機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),輸電線路除冰機(jī)器人除冰機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),輸電,線路,路線,除冰,機(jī)器人,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
附錄1
魁北克水電公司高壓電網(wǎng)Levis變電站的融冰裝置
Serge Jourden
(阿?，m榆配電(中國(guó))公司電力電子一高壓直流和柔性輸電，北京100020)
文摘:魁北克水電公司Levis變電站的融冰裝置是一項(xiàng)獨(dú)特的研發(fā)成果。設(shè)計(jì)成可對(duì)輸電網(wǎng)提供兩種截然不同的功能。在一種運(yùn)行模式下，它是一臺(tái)高壓直流輸電整流器，給從這個(gè)變電站引出的735 kv和315 kV線路提供高達(dá)7200A的直流電以融掉這些線路上的覆冰。該融冰裝置產(chǎn)生的±17．4 kV直流電壓可在輸電線路不同相之間通過(guò)線路開(kāi)關(guān)依次切換。畢竟冰暴是偶發(fā)事件，這套裝置在其余大部分時(shí)間內(nèi)將以另一種模式，即配置成為一臺(tái)靜止無(wú)功補(bǔ)償器運(yùn)行．給735 kv輸電線路提供+250 Mvar／-125 Mvar的動(dòng)態(tài)無(wú)功支持。實(shí)現(xiàn)這兩種模式轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間不到1小時(shí)。
關(guān)鍵詞：高壓直流輸電；柔性交流輸電系統(tǒng)；靜止無(wú)功補(bǔ)償器；晶閘管控制電抗器；晶閘管投切電容器：冰暴
1998年1月，魁北克電網(wǎng)遭受異常大和持久的暴風(fēng)雪襲擊，相對(duì)于這種極端天氣事件造成如此程度的破壞，證明了輸電線路的脆弱性，為了持續(xù)性供電，魁北克公司決定提高位于結(jié)冰區(qū)域的變電站的輸送線路的安全，以確保至少有一輸送路線。
電力裝置要求能在735KV的線路上提供高電流，從而達(dá)到融冰的溫度。不同的數(shù)據(jù)顯示，Levis變電站所處的輸電線路是展開(kāi)首次融冰試驗(yàn)的最佳地點(diǎn)。因?yàn)檫B接Levis和Riviere-du-loup兩個(gè)變電站的564km的線路上有4條735kv的中心網(wǎng)絡(luò)和1條315kv雙回路可以用這種裝置除冰。
這是一個(gè)非常靈活的電力裝置，可作為高壓直流電融冰的靜止無(wú)功補(bǔ)償器成為了可能。除了大部分時(shí)間提供額外動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)纳⒀b系統(tǒng)外，這中操作模式還有助于保持設(shè)備的有效性，從而確保其在有效的電動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊材芮械度诒哪Ｊ健Ｔ诜秶鸀?50 Mvar到-125 Mvar的功率補(bǔ)償裝置將允許轉(zhuǎn)換能力提高到通路的300Mv.但是，魁北克水電公司所要求的這種裝置現(xiàn)在在市面上還買不到而且有待研究。
1 技術(shù)解決方案
在融冰裝置趨近于主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定融冰裝置是除冰能力。換句話說(shuō),交流電壓的轉(zhuǎn)換器是由直流電壓時(shí)的最大的無(wú)功功率需求是由相同的方式運(yùn)作。融冰裝置轉(zhuǎn)換器需交付7200直流電壓的最大±1740千伏直流給予的支持率為250兆瓦的環(huán)境溫度低于- 5℃,10%的連續(xù)負(fù)載電流(一)和7920除某些線,一個(gè)臨時(shí)過(guò)壓±20.8千伏直流是必需的。
設(shè)備由兩個(gè)轉(zhuǎn)換器和直流邊并聯(lián)在一起。這樣的額定電流變換器3600直流變流器及兩者連接在43千伏有效值的交流,后者學(xué)報(bào)連接轉(zhuǎn)換器,以前有一個(gè)繞組的系統(tǒng),在43千伏轉(zhuǎn)換器是連接在6脈沖配置。在短暫的融冰線,在低電壓轉(zhuǎn)換器運(yùn)營(yíng),他們一起工作,所以不尋常的發(fā)射角度共計(jì)330 Mvar反應(yīng)的支持已經(jīng)被提供滿足系統(tǒng)的無(wú)功功率范圍
指定的動(dòng)態(tài)范圍為靜止無(wú)功補(bǔ)償器是+225Mvar /-115Mvar結(jié)果在標(biāo)稱對(duì)象310千伏特的電壓融冰裝置。利用作為一個(gè)靜止無(wú)功補(bǔ)償器可以在一個(gè)號(hào)碼的方式解釋,在常規(guī)操作,轉(zhuǎn)換器是一個(gè)背靠背的配置或短暫吸收一些無(wú)功功率產(chǎn)生的諧波過(guò)濾器,這導(dǎo)致高虧損,因?yàn)檗D(zhuǎn)換器是運(yùn)行于發(fā)射角度給予高損耗和電路可以包括直流電抗器,增加了損失。
自從資金的損失為代表的范圍±75 Mvar相當(dāng)比例的總成本,一種全新的方式配置融冰電路作為一個(gè)靜止無(wú)功補(bǔ)償器孕育。部分的轉(zhuǎn)換器閥放置作為一個(gè)單元,通過(guò)連接兩個(gè)模塊的每一階段的四個(gè)在轉(zhuǎn)爐的逆平行結(jié)構(gòu),剩下的一半給雙向條件的轉(zhuǎn)換器是外部阻塞和接地端和第二轉(zhuǎn)換器的閥門。晶閘管控制電抗器斷開(kāi)連接在一起,兩臺(tái)交流——反應(yīng)堆來(lái)形成一個(gè)單元,這是連接到一個(gè)20千伏特的母線。這是母線從三繞組變壓器下來(lái)。
減少設(shè)備總輸出無(wú)功功率. 靜止無(wú)功補(bǔ)償器的過(guò)濾器是由43kV公共除冰裝置.到20千伏特的汽車在靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式。一些無(wú)功功率的支持對(duì)于模式的20kV總線連接的占有率。因此,在經(jīng)營(yíng)范圍內(nèi)的損失是評(píng)價(jià)(靜止無(wú)功補(bǔ)償器)來(lái)減少晶閘管投切電容器被識(shí)別。
在融冰裝置中，轉(zhuǎn)換器和諧波過(guò)濾器是連接到43千伏總線和晶閘管投切電容器是連接到20個(gè)主要設(shè)備。在靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式。一個(gè)諧波過(guò)濾器被連接到20千伏特的總線與變頻器在配置從一個(gè)模式則痛到另一個(gè)是由操作一系列切斷與自動(dòng)控制,兩者在交流和直流后者允許這個(gè)過(guò)程要說(shuō)明一小時(shí),然而,只有幾分鐘的路程。
圖1 單線除冰簡(jiǎn)圖
圖1顯示單一線圖表,減少無(wú)功功率電路產(chǎn)生的濾波器在靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式之一,諧波濾波器高通連接轉(zhuǎn)換器總線.這些總線連接到43千伏公共融冰模式。所以濾波器,并在55Mvar 產(chǎn)生靜止無(wú)功補(bǔ)償器趨近于連接轉(zhuǎn)換器20千伏特的總線時(shí),產(chǎn)生l2Mvar.在過(guò)濾的其他高通濾波連接到43千伏總線通過(guò)斷開(kāi),以致于靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式是斷開(kāi)連接。它是在融冰模式中.兩個(gè)切斷電路產(chǎn)生的變形和識(shí)別閥門的閥之間聯(lián)系的兩個(gè)不同的交流耦合反應(yīng)器中趨近于第二階段(靜止無(wú)功補(bǔ)償器轉(zhuǎn)換器是斷開(kāi)的模式中。(靜止無(wú)功補(bǔ)償器)
2設(shè)計(jì)研究
在此過(guò)程中,大量的研究進(jìn)行了探討,主要類別下面。它應(yīng)該注意的是,不尋常的是,研究必須重復(fù)涵蓋了兩種模式,即靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式和融冰裝置模式,并指定的性能要求,已經(jīng)成為了兩模式。
2.1主計(jì)劃參數(shù)
兩組進(jìn)行的研究,確定了項(xiàng)目的主要參數(shù)的形成融冰裝置.在一些案例中,兩種不同的級(jí)別被分配到相同的設(shè)備,使兩種環(huán)境溫度較高的最大值(+ 40℃)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的方式比融冰裝置模式(+ 10℃)或在融冰裝置測(cè)試模式(+ 30℃)、AC耦合反應(yīng)堆被用作識(shí)別核反應(yīng)堆,所以他們的額定電壓靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式必須既適用于模式。
2.3諧波濾波性能和評(píng)級(jí)
所產(chǎn)生的諧波電流變換器在融冰裝置模式是大于靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式,這樣AC諧波過(guò)濾器必須滿足性能為最壞的情況下,結(jié)合當(dāng)代存在諧波的系統(tǒng)必須滿足直流諧波濾波器的性能,在不同的配置l3迥異的線路長(zhǎng)度和阻抗。在一些病例中,融冰路線是在相同的走廊線在正常刷卡所以60赫茲感應(yīng)管委會(huì)接痕入直流電纜不得不考慮設(shè)計(jì)的直流濾波器
2.4絕緣配合
一個(gè)絕緣研究來(lái)確定絕緣的間隙和（材料、金屬等的）蠕變整個(gè)融冰裝置.為了迎合結(jié)冰條件、戶外設(shè)備應(yīng)用以增強(qiáng)BIL.指定和電氣間隙和爬電相配。
2.5的動(dòng)態(tài)性能
大量的研究進(jìn)行了檢查有配偶的變化對(duì)步目標(biāo)(靜止無(wú)功補(bǔ)償器)電壓為一系列系統(tǒng)短路水平,保證指定的反應(yīng)速度是其特征算法進(jìn)行檢查,確保正確的斜坡是達(dá)到了5千1路總線,與電壓測(cè)量的行為的私立千伏總線控制進(jìn)行了欠電壓和過(guò)電壓。在融冰模式控制回路穩(wěn)定性檢查以及開(kāi)關(guān),在正確的直流等級(jí)。晶閘管投切電容器
在缺乏偏差的操作要點(diǎn)超越極限,穩(wěn)定狀態(tài)的準(zhǔn)確性,所有I/ O.沒(méi)有冗余控制(轉(zhuǎn)換斷層活動(dòng)),并沒(méi)有被控制系統(tǒng)設(shè)備被報(bào)道在電子干擾的環(huán)境測(cè)試。除了按照IEC的調(diào)查結(jié)果證實(shí)了對(duì)控制操作并不發(fā)生。沒(méi)有控制失敗是允許由于熱應(yīng)力或潮濕的環(huán)境中靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了驗(yàn)證第一個(gè)發(fā)展隔間連接到一個(gè)實(shí)時(shí)模擬位于廠商進(jìn)行控制系統(tǒng)執(zhí)行同樣的程序代碼作為真正控制系統(tǒng)/融冰裝置(靜止無(wú)功補(bǔ)償器)安裝包括識(shí)別和暗影/ 融冰裝置發(fā)射脈沖單位、2額外的硬件和軟件來(lái)模擬輸入所需的植物和模擬分站系統(tǒng)總線開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試計(jì)劃包含下列事項(xiàng):
1)靜態(tài)試驗(yàn)
?順序控制與UCD
?融冰裝置?控制
控制回路
融冰特性(電壓、權(quán)力和電阻)。
萊恩轉(zhuǎn)換
?控制平穩(wěn),
VI曲線和無(wú)功電壓控制
功率控制
開(kāi)環(huán)控制
萊恩轉(zhuǎn)換
特殊的控制功能(得到主管,電流限制器等)。
?諧波性能
?閥門的數(shù)據(jù)
?控制系統(tǒng)正常運(yùn)作的缺點(diǎn)
?AC保護(hù)
?直流保護(hù)
2)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)
?靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式:小型和大型干擾
階躍響應(yīng)
融冰模式:在高階躍響應(yīng)和低電流
在融冰裝置?故障模式
?1階段。雙相及三個(gè)階段故障在靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式
?響應(yīng)頻率變化在靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式
?穩(wěn)定裕
加拿大魁北克水電局研究院決定購(gòu)買額外的測(cè)試,便于控制復(fù)制品進(jìn)行模擬整個(gè)針對(duì)并行接收信號(hào)碼功率控制柜(如圖所示),選用含有的融冰裝置控制系統(tǒng)的一個(gè)弄的處理平臺(tái),執(zhí)行相同的程序代碼作為真正靜止無(wú)功補(bǔ)償器 / 融冰裝置控制系統(tǒng)。
圖2 控制柜
提供額外的硬件和軟件來(lái)模擬輸入所需的植物,特別是系統(tǒng)總線現(xiàn)場(chǎng)維修用開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)。簡(jiǎn)化為基礎(chǔ)電子(VBE的值處于閥門提供接口)系統(tǒng)的模擬TSC.和接口來(lái)模擬細(xì)胞/ 融冰裝置閥門。因?yàn)闆](méi)有數(shù)據(jù)流驗(yàn)證是可能的,TCR.恒定的“閥門可以準(zhǔn)備信號(hào)提供應(yīng)用軟件。然而數(shù)據(jù)的“安全”和“閥門開(kāi)始復(fù)蘇”進(jìn)行了實(shí)證分析。
最后確認(rèn)的愛(ài)爾蘭國(guó)立大學(xué)開(kāi)發(fā)的魁北克電力于是在工廠試驗(yàn)和愛(ài)爾蘭國(guó)立大學(xué)是復(fù)制品通過(guò)DNP3相連。
這些單位,座落在魁北克電力的研究所(IREQ),驗(yàn)證的驗(yàn)收測(cè)試程序和最后的保險(xiǎn),程序是安全的,而且可以適當(dāng)?shù)膹?fù)制品。和愛(ài)爾蘭國(guó)立大學(xué)將作為培訓(xùn)工具為外地技術(shù)員和操作員或確認(rèn)任何控制的變化,需要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。
任何增強(qiáng),控制或改變控制策略的改進(jìn)和發(fā)展做出必要的工廠測(cè)試后都要后調(diào)試驗(yàn)證之前的復(fù)制品,最終實(shí)現(xiàn)在真正的控制系統(tǒng),比如額外的保護(hù)的融冰裝置一直被認(rèn)為是為工廠測(cè)試后的影響線故障傳輸線。目前,依賴于這個(gè)位置的改變線斷層直流電阻線將detected.然后報(bào)警將會(huì)為新的保護(hù)酯,這些缺點(diǎn)以及其他錯(cuò)誤。它是一種工具,可在調(diào)試期間來(lái)驗(yàn)證額外的案例和其他意外發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的
控制連接加拿大魁北克水電局研究院復(fù)制品的實(shí)時(shí)模擬(HYPERSIM),有的標(biāo)準(zhǔn)故障情況進(jìn)行了比較在工廠,以保證正常的實(shí)施。HYPERSIM模型的網(wǎng)絡(luò)元素是用Matlab實(shí)現(xiàn)模型,驗(yàn)證了模型也證明了Matlab對(duì)比較有用的動(dòng)力學(xué)行為。最終成為一個(gè)整體,這個(gè)安裝提供了機(jī)會(huì)去確認(rèn)重要的測(cè)試用例在兩個(gè)不同的模擬平臺(tái)
2.7控制和驗(yàn)證的復(fù)制品,在融冰特定的測(cè)試方式尤其抽出調(diào)試測(cè)試計(jì)劃和準(zhǔn)備進(jìn)行調(diào)試。
1).打開(kāi)電路測(cè)試模式,該模式為第一次加壓,往往再次修訂的保護(hù)作用的控制策略。
2).在當(dāng)前的控制;轉(zhuǎn)爐塊
3).旅行支票序列。
4).直流電壓測(cè)量的失敗。
5).交流電壓誤差(保險(xiǎn)絲失敗)。
先前的研究已經(jīng)顯示,嚴(yán)重的過(guò)電壓條件可以出現(xiàn)上述2部件的變頻器在偏遠(yuǎn)的經(jīng)營(yíng)模式。這些過(guò)電壓都被證實(shí)在模擬圖所示
圖3.過(guò)電壓仿真實(shí)例
第一個(gè)方法是減少這些過(guò)電壓能夠帶來(lái)的全部進(jìn)行識(shí)別提供了315千伏斷路器因此通往放電能量被困在過(guò)濾器或直流電纜。另外一個(gè)即將來(lái)臨的信號(hào)被要求從保護(hù)來(lái)開(kāi)啟關(guān)閉序列即將開(kāi)幕前融冰斷路器的問(wèn)題變得更加復(fù)雜趨近于從主開(kāi)關(guān)是由電纜連接喂食其他三個(gè)斷路。他打開(kāi)這些交流斷路器的同樣也會(huì)導(dǎo)致過(guò)電壓的情況。因?yàn)檫@些斷路器的安排、復(fù)雜性和內(nèi)在延遲參與派遣即將來(lái)臨的信號(hào)從一個(gè)遙遠(yuǎn)的地方旅行,這種做法是不推薦使用。一個(gè)信號(hào)控制系統(tǒng)是當(dāng)?shù)販y(cè)試不同解決優(yōu)先。之后, 魁北克電力建議最好的融冰裝置被斷開(kāi)系統(tǒng)是為了尋找一個(gè)特定的圖案315千伏汽車檢測(cè)出早期通知電流下依然保持高性能開(kāi)關(guān)打開(kāi),在兩側(cè)的電纜和允許控制系統(tǒng)主要過(guò)電壓分?jǐn)偪刂菩袆?dòng)之前,OCCUL新的控制策略提出了切爾諾貝利序列和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的制造商和修改。過(guò)電壓序列或突然關(guān)閉期間的5千并不嚴(yán)重。然而,進(jìn)一步靜止無(wú)功補(bǔ)償器模式有助于確定適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)調(diào)查行動(dòng)需要啟動(dòng)即將在這個(gè)模式來(lái)防止流通的直流偏置電流在主開(kāi)關(guān)。
進(jìn)一步的案件進(jìn)行漸進(jìn)式的加壓在準(zhǔn)備調(diào)試根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃。這些測(cè)試顯示的可能性極小的狀態(tài),三過(guò)電壓5千1后立即開(kāi)關(guān)控制行動(dòng)之前加壓變得活躍。這種情況出現(xiàn)在調(diào)試。進(jìn)一步的研究成為必要的應(yīng)力集中在與評(píng)價(jià)。
上演的故障不能履行現(xiàn)場(chǎng)。一個(gè)測(cè)試已經(jīng)用來(lái)模擬故障饋線線路(設(shè)備)的條件下)和過(guò)壓輸入電壓的反應(yīng)和同步、變風(fēng)量測(cè)量裝置的目的是為了觀察的動(dòng)態(tài)性能控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,并回顧一下在各支路上的低電壓/過(guò)電壓控制策略。這次試驗(yàn)是沒(méi)有任何風(fēng)險(xiǎn),因此建議來(lái)驗(yàn)證程序和行為的模擬器以相同的設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試。
3結(jié)論
獨(dú)特的和復(fù)雜的融冰裝置要求安裝要求的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和模擬試驗(yàn),通過(guò)發(fā)展進(jìn)行了詳盡的測(cè)試和模擬水利工廠已經(jīng)顯示了融冰裝置應(yīng)當(dāng)履行的規(guī)格要求。
代表一個(gè)發(fā)展計(jì)劃只能是取得的出色的技術(shù)合作魁北克水力發(fā)電的工程師和項(xiàng)目實(shí)施期間,阿海琺重大技術(shù)挑戰(zhàn)克服。認(rèn)定作者欣然承認(rèn)的貢獻(xiàn)和支持魁北克電力與阿?，m輸配電部在出版的文章。
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