電力設施的共振除冰裝置和除冰方法
【技術領域】
[0001]
本發明裝置涉及一種電力設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】
[0002]國民經濟又好又快發展需要安全可靠的電力供應，而可靠的電力供應更需要一個堅強的電網作為保證。我國幅員遼闊，地形地貌復雜，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雜的地區，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，我國南方發生特大冰災，在此次冰災中，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，冰災引發的電力系統故障造成了將近I個月的停電，給當地造成路巨大的經濟損失，輸電線路覆冰已經成為影響世界各國電網安全運行的重要因素之一。
[0004]目前世界上對于電力設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，利用焦耳熱效應使導線發熱，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施上覆冰使其脫落或是利用絕緣繩與導線見摩擦除冰。
[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。斷電后產生的經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

【發明內容】

[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種電力設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]本發明采用以下技術方案:
本發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測得的信號設置調頻器來改變電機的轉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]從物理學角度出發，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，電力設施所受的影響較小，可以較好的保護電力設施。
[0009]由于輸電線路需要穿過高山、峽谷等無人區域，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，判斷覆冰是否發生，來啟動除冰電路。固有頻率采集器還帶有覆冰監測功能。
[0010]為了使該發明裝置在電力設施變電站安全運行，整個裝置需要外絕緣并防水處理。
【附圖說明】
[0011]圖1所示本發明裝置由檢測模塊、電能供應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生。中央電腦控制器通過反饋信號來輸出高低電平，以驅動繼電器的關斷。
[0013]電能供應模塊包含:光伏太陽能板、蓄電池、逆變器7、濾波器6。用以向調頻電路提尚標準頻率的電源。
[0014]除冰模塊包含:可調頻振動電機4、帶繼電功能的調頻器5。用以改變振動電機的振動頻率。
【具體實施方式】
[0015]當發生覆冰現象后，通過加裝在固有頻率采集器I上的感應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。另一方面調節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，以此來使覆冰發生共振，破碎，從電力設施上脫落。
【主權項】
1.電力設施的共振除冰裝置和除冰方法，包括檢測模塊、電能供應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生，以及覆冰發生后所檢測冰層固有頻率值，并控制除冰電機的關斷以及工作頻率；電能供應模塊用以向檢測模塊和除冰電機模塊提供標準交流電能；除冰模塊內的可調頻振動電機能夠以不同頻率對冰層進行震動。2.根據權利要求1所述的電力設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.根據權利要求1所述電力設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生，通過固有頻率采集器收集所監測覆冰的固有頻率，通過信號線路將“覆冰發生信號”和“覆冰固有頻率值”發送給中央電腦控制器。4.根據權利要求1所述的電力設施共振除冰裝置和除冰方法，其特征在于:電能供應模塊包含:光伏太陽能板、蓄電池、逆變器、濾波器。5.根據權利要求1所述的電力設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電，將電能儲存于蓄電池內，通過逆變裝置將蓄電池發出的直流電逆變為交流電，運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.根據權利要求1所述的電力設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頻振動電機。7.根據權利要求1所述的電力設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斷和啟動，當由于覆冰而使其啟動后，根據中央電腦控制器發送的固有頻率信號，來調節輸出電流的頻率，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施的覆冰固有頻率一致，從而使覆冰發生共振破碎，從電力設施上脫落。
【專利摘要】本發明公開了一種電力設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施覆冰危害。裝置由檢測模塊、電能供應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生與否，通過固有頻率采集器獲得覆冰的固有頻率。控制器根據檢測器反饋的信號控制振動電機的開啟，并通過變頻器調節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
【申請號】CN201510711533
【發明人】張程嘉, 劉定乾, 劉友波
【申請人】四川大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月28日