专利汇可以提供线间无损单相分流器与设计和控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且线间无损单相分流器与设计和控制方法。分流器由有载分接 开关 ,分流 变压器 ,分压变压器,控制 电机 , 微处理器 、二个切换开关, 温度 传感单元构成,安装在两根 导线 之间。分流器输入端连接靠近用电负载一端的内导体和第一切换开关;输出端连接下一段靠近送端电源的内导体、外导体和第二切换开关。分流变压器和分压变压器采用 升压变压器 ,根据结构的不同,分流变压器分为双绕组分流变压器,自耦分流变压器;分压变压器分为双绕组分压变压器,自耦分压变压器。本 发明 通过计算变压器线圈 匝 比,在微处理器对切换开关的控制下使导体 电流 刚好满足防 冰 融冰需求,精准控制电流、精准控制 防冰 融冰。分流器可在正常输电和防冰融冰双重模式下工作,操作简单可靠。,下面是线间无损单相分流器与设计和控制方法专利的具体信息内容。
1.一种线间无损单相分流器,输电线路的输电导线采用同轴电缆结构的自制热导线,其特征在于:线间无损单相分流器安装在两根导线之间,自制热导线分成若干段(2-1~2-n),相对于所描述线间无损单相分流器位置,靠近送端电源(5)一侧的自制热导线称为上一段自制热导线,靠近用电负载(6)一侧的自制热导线称为下一段自制热导线,线间无损单相分流器简称为分流器;相邻段自制热导线的外导体(4-1~4-n)短路连接,每段自制热导线靠近送端电源(5)的内导体(3-1~3-n)和外导体(4-1~4-n)短路连接,靠近用电负载(6)一端的内导体与分流器输入端(7)短路连接;分流器输出端(20)与下一段自制热导线靠近送端电源(5)的自制热导线的内导体(3-1~3-n)和自制热导线的外导体(4-1~4-n)短路连接;
分流器由有载分接开关(9),分流变压器(12),分压变压器(16),控制电机(18),微处理器(19)、第一切换开关(56-1),第二切换开关(56-2),温度传感单元(55)构成;
分流器输入端(7)与靠近用电负载(6)一端的内导体短路连接,与第一切换开关(56-1)的导线连接端口短路连接;第一切换开关(56-1)的导线连接端口与分流器输入端(7)短路连接;短路连接端口(39)与第二切换开关(56-2)的短路连接端口(39)短路连接;融冰连接端口(40)与有载分接开关输出端子(8)短路连接;
分流器输出端(20)与下一段自制热导线靠近送端电源(5)的内导体和外导体短路连接,与第二切换开关(56-2)的导线连接端口短路连接;第二切换开关(56-2)的导线连接端口(29)与分流器输出端(20)短路连接;短路连接端口(39)与第一切换开关(56-1)的短路连接端口(39)短路连接;融冰连接端口(40)与分流高压首端(13)和分压高压首端(17)短路连接;
有载分接开关(9)有两个连接端子:有载分接开关输出端子(8)和有载分接开关分接选择触头(10);有载分接开关输出端子(8)与第一切换开关(56-1)的融冰连接端口(40)连接,有载分接开关分接选择触头(10)与分流低压首端调压分接触头(11)的分流低压首端分接触点(22-1~22-n)一一短路连接;
微处理器(19)与控制电机(18)、第一切换开关(56-1)、第二切换开关(56-2)、温度传感单元(55)连接,用于控制控制电机(18)的工作状态,在控制电机(18)作用下,控制有载分接开关(9)分接选择分流低压首端调压分接触头(11)中的一个分流低压首端分接触点与有载分接开关(9)输出端子短路连接;控制第一切换开关(56-1)、第二切换开关(56-2)动作,以选择防冰融冰方式或正常输电方式;接收温度传感单元(55)感应的自制热导线温度数据;
当第一切换开关(56-1)和第二切换开关(56-2)的短路电刷(32)与短路连接触点(33)短路连接,分流器工作在正常输电模式;当第一切换开关(56-1)和第二切换开关(56-2)的短路电刷(32)与融冰连接触点(36)短路连接,分流器工作在防冰融冰模式。
2.如权利要求1所述的线间无损单相分流器,其特征在于:
所述分流变压器(12)有三个对外连接端子,分别为:分流低压首端调压分接触头(11)、分流高压首端(13)、分流中性点(14);分流低压首端调压分接触头(11)的分流低压首端分接触点(22-1~22-n)与有载分接开关分接选择触头(10)一一短路连接;分流高压首端(13)与第二切换开关(56-2)的融冰连接端口(40)短路连接;分流变压器中性点(14)与分压变压器(16)的分压低压首端(15)短路连接;
所述分压变压器(16)对外有两个连接端:分压低压首端(15),分压高压首端(17);分压低压首端(15)与分压变压器(16)的分流中性点(14)短路连接,分压高压首端(17)与第二切换开关(56-2)的融冰连接端口(40)短路连接;
温度传感单元测量自制热导线温度,并将温度传送给微处理器;
两个切换开关都与微处理器连接,在微处理控制下,选择正常输电模式或防冰融冰模式;在正常输电模式下,第一、第二两个切换开关的导线连接端口(29)与短路连接端口(39)短路连接;在防冰融冰模式下,第一、第二两个切换开关的导线连接端口与融冰连接端口(40)短路连接。
3.如权利要求1所述的线间无损单相分流器,其特征在于:所述切换开关是在切换控制电机(30)上连接转动连接杆(31),切换控制电机(30)转动连接杆(31)的转动,短路电刷(32)固定在转动连接杆一端,并与导线连接端口短路连接;第一切换开关(56-1)、第二切换开关(56-2)对外有三个连接端子,分别为导线连接端口(29)、短路连接端口(39)、融冰连接端口(40);使用时,导线连接端口(29)与分流器输入端或分流器输出端短路连接、分流器的两个短路连接端口短路连接、融冰连接端口(40)与有载分接开关输出端子(8)短路连接,或者与分流高压首端(13)和分压高压首端(17)短路连接;短路连接电阻(37)连接在短路连接电阻触点(34) 与短路连接端口(39)之间、融冰连接电阻(38)连接在融冰连接电阻触点(35)与融冰连接端口(40)之间;短路连接触点(33)与短路连接端口(39)短路连接,融冰连接触点(36)与融冰连接端口(40)短路连接;
当转动连接杆按顺时针方向转动到不同角度时,依次完成短路电刷如下短路方式:
1)短路电刷与短路连接触点(33)短路;
2)短路电刷同时与短路连接触点(33)和短路连接电阻触点(34)短路;
3)短路电刷同时与短路连接电阻触点(34)和融冰连接电阻触点(35)短路;
4)短路电刷同时与融冰连接电阻触点(35)和融冰连接触点(36)短路;
5)短路电刷与融冰连接触点(36)短路;
当切换控制电机顺时针方向旋转时,控制导线短路连接端口(39)从与短路连接触点(33)短路连接的方式切换到与融冰连接触点(36)短路连接;当切换控制电机逆时针方向旋转时,控制导线连接端口从与融冰连接触点(36)短路连接的方式切换到与短路连接触点(33)短路连接的方式。
4.如权利要求1所述的线间无损单相分流器,其特征在于:所述分流变压器(12)采用升压变压器,根据结构的不同,分为双绕组分流变压器,自耦分流变压器两种,所述双绕组分流变压器为两个绕组的变压器结构,分别称为分流低压绕组和分流高压绕组,低压绕组和高压绕组的首端为同名端;分流低压绕组(23)线圈匝数小于分流高压绕组(27)线圈匝数;分流低压首端调压分接触头(11)由若干个分流低压首端分接触点构成,连接在分流低压绕组首端;通过分流低压首端分接触点(22-1~22-n)与分流低压绕组(23)末端形成不同的线圈匝数,其中,第一分流低压首端分接触点(22-1)与分流低压绕组末端(24)之间的线圈匝数最多;第二分流低压首端分接触点(22-2)与分流低压绕组末端(24)之间的线圈匝数,第三分流低压首端分接触点(22-3)与分流低压绕组末端(24)之间的线圈匝数,……,末尾分流低压首端分接触点(22-n)与分流低压绕组末端(24)之间的线圈匝数依次减少,末尾分流低压首端分接触点(22-n)与分流低压绕组末端(24)之间的线圈匝数最少;分流低压绕组末端(24)为分流低压绕组(23)的末端;
分流低压首端分接触点(22-1~22-n)与有载分接开关分接选择触头(10)一一短路连接;分流高压首端(13)为分流高压绕组的首端;分流高压绕组末端(26)为分流高压绕组的末端;
分流低压绕组(23)末端与分流高压绕组末端(26)短路连接,构成分流中性点(14);
所述自耦分流变压器采用自耦升压变压器结构,只有一个变压器绕组,称为自耦分流绕组;分流高压首端(13)为自耦分流绕组的首端,分流中性点(14)为自耦分流绕组的末端;
分流低压首端调压分接触头(11)由若干个分流低压首端分接触点(22-1~22-n)构成,连接在自耦绕组的中间;
分流高压首端(13)与分流中性点(14)之间的线圈匝数大于所有分流低压首端分接触点(22-1~22-n)与分流中性点(14)之间的线圈匝数;
通过分流低压首端分接触点(22-1~22-n)与分流低压绕组(23)末端形成不同的线圈匝数,其中,第一分流低压首端分接触点(22-1)与分流低压绕组(23)末端之间的线圈匝数最多;第二分流低压首端分接触点(22-2)与分流低压绕组(23)末端之间的线圈匝数,第三分流低压首端分接触点(22-3)与分流低压绕组(23)末端之间的线圈匝数,……,末尾分流低压首端分接触点(22-n)与分流低压绕组(23)末端之间的线圈匝数最少。
5.如权利要求1所述的线间无损单相分流器,其特征在于:所述分压变压器(16)采用升压变压器,根据结构的不同分为双绕组分压变压器,自耦分压变压器;
所述双绕组分压变压器由两个绕组组成,分别是分压低压绕组(50)和分压高压绕组(52);分压低压绕组的线圈匝数比分压高压绕组的线圈匝数少;
分压低压首端(15)和分压高压首端(17)为同名端;分压低压末端(51)和分压高压末端(53)短路连接后,与地短路连接;
双绕组分压变压器匝比Ksv:
所述自耦分压变压器只有一个绕组,称为自耦分压绕组;分压高压首端(17)接自耦分压绕组首端,自耦分压绕组末端接地;分压低压首端(15)从自耦分压绕组中抽出;分压低压首端(15)与自耦分压绕组末端之间的线圈匝数小于分压高压首端(17)与自耦分压绕组末端之间的线圈匝数;分压高压首端(17)与分压低压首端(15)为同名端;
自耦分压变压器匝比Kzv
6.一种采用如权利要求1所述的线间无损单相分流器的设计和控制方法,其特征在于:
当切换开关的转动连接杆(31)按顺时针方向转动到不同角度时,一次完成短路电刷(32)不同的短路方式:当切换控制电机顺时针方向旋转时,控制导线连接端口(29)从与短路连接触点(33)短路连接的方式切换到与融冰连接触点(36)短路连接;当切换控制电机逆时针方向旋转时,控制导线连接端口从与融冰连接触点(36)短路连接的方式切换到与短路连接触点(33)短路连接;通过上述控制方式,控制分流器导线连接端口(29)与短路连接端口(39)短路,或者分流器导线连接端口(29)与融冰连接端口(40)短路;当第一切换开关(56-1)和第二切换开关(56-2)的短路电刷(32)与短路连接触点(33)短路连接,分流器工作在正常输电模式;当第一切换开关(56-1)和第二切换开关的短路电刷(32)与融冰连接触点(36)短路连接,分流器工作在防冰融冰模式;
微处理器(19)控制控制电机(18)的工作状态,在控制电机(18)作用下,控制有载分接开关(9)分接选择分流低压首端分接触点(22-1~22-n)中的一个触点与有载分接开关(9)输出端子短路连接,微处理器(19)控制第一切换开关(56-1)、第二切换开关(56-2)动作,以选择防冰融冰方式或正常输电方式,同时微处理器(19)接收温度传感单元55感应的自制热导线温度数据;
分压变压器(16)中,采用双绕组分压变压器时,两个绕组分别是分压低压绕组(50)和分压高压绕组(52);分压低压绕组的线圈匝数比分压高压绕组的线圈匝数少;
双绕组分压变压器匝比Ksv:
自耦分压变压器的分压低压首端(15)与自耦分压绕组末端之间的线圈匝数小于分压高压首端(17)与自耦分压绕组末端之间的线圈匝数;分压高压首端(17)与分压低压首端(15)为同名端;
自耦分压变压器匝比Kzv
7.如权利要求6所述的线间无损单相分流器的设计和控制方法,其特征在于:分流器的参数计算:
设分流器输出端电压为Vout,分压低压首端电压为Vds;双绕组分压变压器匝比Ksv,自耦分压变压器匝比Kzv;
分压变压器匝比为,
分流低压首端分接触点(22-1~22-n)与各分流中性点之间线圈匝数计算是分流器设计的关键,确定线圈匝比,首先确定自制热导线内导体的电流:
设自制热导线内导体直径为Dn,绝缘材料直径为Dj,自制热导线外导体直径为Dw;内导体电阻率为ρn,则自制热导线防冰融冰的基准电流I0为:
设通过有载分接开关的控制,内导体流过的电流最小为基准电流的kmin倍,kmin<1,最大为基准电流的kmax倍,kmax>1,kmin、kmax的值通过实验和应用环境确定;则内导体流过最小电流Imin为:
Imin=kmin I0
内导体流过最大电流Imax为:
Imax=kmax I0
通过有载分接开关的控制,内导体电流In(i)可控制的值如下式,式中,i=1,2,3,……,n:
然后进行匝比计算:
设所计算分流器与送端电源之间的上一个分流器之间的自制热导线长度为L,如果与送端电源之间没有分流器,则与送电电源之间的自制热导线长度为L,外导体电阻率为ρw,自制热导线输送电流为Is,分流高压首端与分流中性点之间线圈匝数为N1,内导体电阻Rn为,
外导体电阻Rw为,
分流低压首端分接触点(22-1~22-n)与分流中性点之间线圈匝数为N(i),i=1,2,
3,…,n:
N(1)表示分流低压首端第一分接触点(22-1)与分流中性点之间线圈匝数;
N(2)表示分流低压首端第二分接触点(22-2)与分流中性点之间线圈匝数;
……
N(n)表示分流低压首端分接触点(22-n)与分流中性点之间线圈匝数。
8.如权利要求6所述的线间无损单相分流器的设计和控制方法,其特征在于:通过控制分流低压首端分接触点,控制自制热导线内导体流过的电流;
分流低压首端第一分接触点(22-1)与有载分接开关输出端子短路连接时,内导体流过的电流最小,分流低压首端第二分接触点(22-2)与有载分接开关输出端子短路连接时、分流低压首端第三分接触点(22-3)与有载分接开关输出端子短路连接时……自制热导线内导体流过的电流依次增加,分流低压首端末尾分接触点(22-n)与有载分接开关输出端子短路连时,内导体流过的电流最大。
9.如权利要求6所述的线间无损单相分流器的设计和控制方法,其特征在于:微处理器控制的主程序为:
第一步 接收控制命令,进入第二步;
第二步 判断是否启动防冰融冰控制,是:切换开关切换到防冰融冰模式,运行第四步;
否:运行第三步;
第三步:切换开关切换到正常输电模式,进入第一步;
第四步 判断是否启动保温控制,是:进入第五步;否:进入第七步;
第五步 接收保温控制参数,进入第六步;
第六步 调用保温控制子程序,进入第一步;
第七步 判断是否启动融冰控制,是:进入第八步;否:进入第一步;
第八步 接收融冰控制参数,进入第九步;
第九步 调用融冰控制子程序,进入第一步;
微处理器保温控制子程序为:
第一步 设置外导体最高控制温度Tmax;设置外导体最低控制温度Tmin;设置升温初始时间ts;设置调温等待时间td;设置分流低压首端分接触点初始位置,进入第二步;
第二步 有载分接开关输出端子连接到分流低压首端分接触点初始位置,进入第三步;
第三步 等待ts,进入第四步;
第四步 接收温度传感单元的测量温度值T,进入第五步;
第五步 判断T是否大于Tmax,是,进入第六步,否:进入第八步;
第六步 将内导体电流调低一档,进入第七步;
第七步 等待td,进入第十一步;
第八步 判断T是否小于Tmin,是,进入第九步,否:进入第十一步;
第九步 将内导体电流调高一档,进入第十步;
第十步 等待td,进入第十一步;
第十一步 接收控制命令,进入第十二步;
第十二步 判断是否中断保温控制子程序,是,进入第十三步;否,进入第四步第十三步 返回主程序;
微处理器融冰控制子程序:
第一步 设置外导体最高融冰温度TRmax;设置外导体最低融冰温度TRmin;设置融冰升温初始时间trs;设置融冰调温等待时间trd;设置分流低压首端分接触点初始位置,进入第二步;
第二步 有载分接开关输出端子连接到分流低压首端分接触点初始位置,进入第三步;
第三步 等待trs,进入第四步;
第四步 接收温度传感单元的测量温度值T,进入第五步;
第五步 判断T是否大于TRmax,是,进入第六步,否:进入第八步;
第六步 将内导体电流调低一档,进入第七步;
第七步 等待trd,进入第十一步;
第八步 判断T是否小于TRmin,是,进入第九步,否:进入第十一步;
第九步 将内导体电流调高一档,进入第十步;
第十步 等待trd,进入第十一步;
第十一步 接收控制命令,进入第十二步;
第十二步 判断是否中断融冰控制子程序,是,进入第十三步;否,进入第四步第十三步 返回主程序。
(一)技术领域
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