電力設(shè)施的共振除冰裝置和除冰方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明裝置涉及一種電力設(shè)施的除冰裝置和除冰方法，特別適用于高壓輸電線路的除冰裝置和方法
【背景技術(shù)】
[0002]國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展需要安全可靠的電力供應(yīng)，而可靠的電力供應(yīng)更需要一個堅強的電網(wǎng)作為保證。我國幅員遼闊，地形地貌復(fù)雜，山地丘陵占43%、高原占26%、盆地占19%。平原僅占12%。大部分特高壓輸電線路將穿過污穢、高海拔、覆冰雪、等氣候條件極為惡劣復(fù)雜的地區(qū)，覆冰成為威脅輸電線路安全運行的重大隱患。
[0003]2008年1-2月，我國南方發(fā)生特大冰災(zāi)，在此次冰災(zāi)中，共有15座500KV變電站、86座220KV變電站全站停電；119條500KV電力線路、343條220KV線路停運；500KV桿塔倒塔678基、受損295基，220KV桿塔倒塔1432基、受損586基。以湖南郴州為例，冰災(zāi)引發(fā)的電力系統(tǒng)故障造成了將近I個月的停電，給當?shù)卦斐陕肪薮蟮慕?jīng)濟損失，輸電線路覆冰已經(jīng)成為影響世界各國電網(wǎng)安全運行的重要因素之一。
[0004]目前世界上對于電力設(shè)施的除冰方法可劃分為兩類:熱力融冰法和機械除冰法；熱力融冰是指通過整流裝置采取直流輸電，利用焦耳熱效應(yīng)使導(dǎo)線發(fā)熱，消除線路融冰危害；機械除冰法主要包括使用工具敲擊電力設(shè)施上覆冰使其脫落或是利用絕緣繩與導(dǎo)線見摩擦除冰。
[0005]迄今為止，工程中對于輸電線路中絕緣子覆冰問題采取的解決方法都是斷電后人工攀爬上供電塔，使用除冰工具手動除冰。斷電后產(chǎn)生的經(jīng)濟損失和除冰人員在操作過程中的人身安全都是很嚴重的問題

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電力設(shè)施的共振除冰裝置和除冰方法，除冰徹底且速度快，在不影響輸電線路工作的情況下，能夠清除絕緣子上的覆冰。
[0007]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明采用共振除冰方法，振動電機上安裝有冰層固有頻率采集傳感器，傳感器采集到的信號經(jīng)信號過濾放大器傳送給中央電腦控制器，中央電腦控制器根據(jù)測得的信號設(shè)置調(diào)頻器來改變電機的轉(zhuǎn)速從而使電機的振動頻率與冰層的固有頻率相同，使冰塊發(fā)生共振，并最終從絕緣子上脫落，消除覆冰危害
整套裝置安裝于輸電桿塔之上，考慮便利性，裝置需加裝光伏太陽能板與蓄電池，利用蓄電池中儲存的電能為裝置提供電能。
[0008]從物理學(xué)角度出發(fā)，要把某一物體震碎，使用共振為最省力方式，所以振動電機的振動力可以較小。同時因桿塔、導(dǎo)線、絕緣子的固有頻率與冰塊的固有頻率不同，在采取共振除冰時，電力設(shè)施所受的影響較小，可以較好的保護電力設(shè)施。
[0009]由于輸電線路需要穿過高山、峽谷等無人區(qū)域，不利于采取人工巡線的方式檢測絕緣子覆冰。因此冰層固有頻率采集傳感器上加裝有壓力傳感器、溫度傳感器。溫度傳感器、壓力傳感器通過反饋信號，判斷覆冰是否發(fā)生，來啟動除冰電路。固有頻率采集器還帶有覆冰監(jiān)測功能。
[0010]為了使該發(fā)明裝置在電力設(shè)施變電站安全運行，整個裝置需要外絕緣并防水處理。
【附圖說明】
[0011]圖1所示本發(fā)明裝置由檢測模塊、電能供應(yīng)模塊和除冰模塊三部分組成。
[0012]檢測模塊包含:冰層固有頻率采集器1、信號過濾放大器2、中央電腦控制器3。固有頻率采集器上有固有頻率采集儀，可以測得冰塊的固有頻率。同時固有頻率采集器I上還安裝有壓力傳感器和溫度傳感器。通過溫度、壓力傳感器可以判斷覆冰是否發(fā)生。中央電腦控制器通過反饋信號來輸出高低電平，以驅(qū)動繼電器的關(guān)斷。
[0013]電能供應(yīng)模塊包含:光伏太陽能板、蓄電池、逆變器7、濾波器6。用以向調(diào)頻電路提尚標準頻率的電源。
[0014]除冰模塊包含:可調(diào)頻振動電機4、帶繼電功能的調(diào)頻器5。用以改變振動電機的振動頻率。
【具體實施方式】
[0015]當發(fā)生覆冰現(xiàn)象后，通過加裝在固有頻率采集器I上的感應(yīng)裝置獲得實際覆冰的固有頻率。將所獲得的覆冰固有頻率信號通過信號過濾放大器2進行過濾和放大后，沿信號線路傳遞給中央電腦控制器3。中央電腦控制器3根據(jù)反饋來的冰層固有頻率，一方面啟動帶繼電功能的變頻器5，使通過蓄電池蓄積的電能得到釋放，來推動振動電機4開始工作。另一方面調(diào)節(jié)帶繼電功能的變頻器5，使振動電機的固有頻率與覆冰的固有頻率一致，以此來使覆冰發(fā)生共振，破碎，從電力設(shè)施上脫落。
【主權(quán)項】
1.電力設(shè)施的共振除冰裝置和除冰方法，包括檢測模塊、電能供應(yīng)模塊和除冰模塊三部分組成；特征在于:檢測模塊可以判斷覆冰是否發(fā)生，以及覆冰發(fā)生后所檢測冰層固有頻率值，并控制除冰電機的關(guān)斷以及工作頻率；電能供應(yīng)模塊用以向檢測模塊和除冰電機模塊提供標準交流電能；除冰模塊內(nèi)的可調(diào)頻振動電機能夠以不同頻率對冰層進行震動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)施共振除冰裝置和除冰方法，其特征在于:檢測模塊包含:固有頻率采集器、壓力傳感器、溫度傳感器、中央電腦控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電力設(shè)施共振除冰裝置和除冰方法，其特征在于:通過壓力傳感器和溫度傳感器判斷覆冰是否發(fā)生，通過固有頻率采集器收集所監(jiān)測覆冰的固有頻率，通過信號線路將“覆冰發(fā)生信號”和“覆冰固有頻率值”發(fā)送給中央電腦控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)施共振除冰裝置和除冰方法，其特征在于:電能供應(yīng)模塊包含:光伏太陽能板、蓄電池、逆變器、濾波器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)施共振除冰裝置和除冰方法，其特征在于:通過光伏太陽能板收集太陽能進行發(fā)電，將電能儲存于蓄電池內(nèi)，通過逆變裝置將蓄電池發(fā)出的直流電逆變?yōu)榻涣麟姡\用濾波器濾除所需頻率之外的干擾頻率，向電機提供純凈的電源。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)施共振除冰裝置和除冰方法，其特征在于:除冰模塊包括帶繼電功能的變頻器和可調(diào)頻振動電機。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)施共振除冰裝置和除冰方法，其特征在于:帶繼電功能的變頻器受中央電腦控制器關(guān)斷和啟動，當由于覆冰而使其啟動后，根據(jù)中央電腦控制器發(fā)送的固有頻率信號，來調(diào)節(jié)輸出電流的頻率，從而改變振動電機的振動頻率，使振動電機的震動頻率與電力設(shè)施的覆冰固有頻率一致，從而使覆冰發(fā)生共振破碎，從電力設(shè)施上脫落。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力設(shè)施的共振除冰裝置和除冰方法，基于共振原理來消除電力設(shè)施覆冰危害。裝置由檢測模塊、電能供應(yīng)模塊和除冰模塊三部分組成。通過安裝在檢測裝置上的壓力傳感器、溫度傳感器判斷覆冰發(fā)生與否，通過固有頻率采集器獲得覆冰的固有頻率?？刂破鞲鶕?jù)檢測器反饋的信號控制振動電機的開啟，并通過變頻器調(diào)節(jié)振動電機的振動頻率使振動頻率與覆冰固有頻率一致。使冰塊發(fā)送共振，消除覆冰危害。整套裝置所需電能由光伏蓄電池提供，利用整流、濾波器件向裝置提供純凈電能。
【IPC分類】H02G7/16, H02G1/02
【公開號】CN105207160
【申請?zhí)枴緾N201510711533
【發(fā)明人】張程嘉, 劉定乾, 劉友波
【申請人】四川大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月28日