CN111799792A - 特高压装备气动供能电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种特高压装备气动供能电源，包括低压端单元、特高压端单元和用于连接低压端单元与特高压端单元的连接单元；低压端单元包括将电能转换为机械能的低压端转换模块、由低压端转换模块带动而对气体进行压缩并输出压缩气体的气体压缩泵；特高压端单元包括由压缩气体驱动的气动马达、由气动马达带动而发电并输出用于负载电源的特高压端转换模块；连接单元包括连接气体压缩泵和气动马达的绝缘输气管。低压端转换模块包括AC/AC气压管理器和电动机。特高压端转换模块包括交流发电机和AC/AC恒流或恒压负载管理电路或者AC/DC恒流或恒压负载管理电路。本发明利用压缩气体传输能源，能源转换效率较高，所能耐受的电压较高，且稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种特高压装备气动供能电源。
背景技术
2020年6月25日张北500kV柔直电网试验示范工程组网成功，意味着直流特高压组网技术趋向成熟，直流特高压线路的大规模组网即将拉开序幕。紧接着直流800kV和直流1100kV特高压电网的组网即将推进。根据直流800kV和直流1100kV特高压电网的技术要求，特高压装备对供能电源设备的绝缘耐受电压应力要求也越来越高，传统的隔离电源已无法满足特高压装备的绝缘耐受电压应力要求，这将成为制约直流800kV以及直流1100kV特高压电网的组网技术前进的步伐。因此，为了满足供能电源设备的绝缘耐受电压应力要求，提高特高压直流电网的运行可靠性，需要设计一种新型电源装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种效率较高、耐受电压较高、可靠性较高，适用于为特高压装备供能的气动供能电源。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种特高压装备气动供能电源，用于为特高压设备提供电能，所述特高压装备气动供能电源包括低压端单元、特高压端单元和用于连接所述低压端单元与特高压端单元的连接单元；
所述低压端单元包括将电能转换为机械能的低压端转换模块、由所述低压端转换模块带动而对气体进行压缩并输出压缩气体的气体压缩泵；
所述特高压端单元包括由压缩气体驱动的气动马达、由所述气动马达带动而发电并输出用于提供给所述特高压设备的负载电源的特高压端转换模块；
所述连接单元包括连接所述气体压缩泵和所述气动马达并传输所述压缩气体的绝缘输气管。
所述低压端转换模块包括：
由低压电源获得电能并转换为电机交流电源，并间接控制所述气体压缩泵输出的所述压缩气体的气压与流量的AC/AC气压管理器；
利用所述电机交流电源而工作的电动机；
所述气体压缩泵由所述电动机带动而对气体进行压缩并输出压缩气体。
所述AC/AC气压管理器为AC/AC变频气压管理器。
所述电动机为变频调速电动机。
所述低压端单元还包括用于实现所述AC/AC气压管理器与所述特高压端单元通讯的低压端通讯模块。
所述特高压端转换模块包括：
由所述气动马达带动而发电并输出发电电源的交流发电机；
将所述发电电源转换为负载交流电源并提供给所述特高压设备的AC/AC恒流或恒压负载管理电路，或者，将所述发电电源转换为负载直流电源并提供给所述特高压设备的AC/DC恒流或恒压负载管理电路。
所述特高压端单元还包括用于实现所述AC/AC恒流或恒压负载管理电路或者所述AC/DC恒流或恒压负载管理电路与所述低压端单元通讯的特高压端通讯模块。
所述低压端单元与所述特高压端单元之间的距离为5~50米。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明利用压缩气体传输能源，能源转换效率较高，所能耐受的电压较高，且稳定性好，行安全可靠，适于为特高压装备提供电能。
附图说明
附图1为本发明的特高压装备气动供能电源的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，一种用于为特高压设备提供电能的特高压装备气动供能电源，包括低压端单元、特高压端单元和连接单元。
低压端单元包括低压端转换模块和气体压缩泵。低压端转换模块与电源相连接，用于将电能转换为机械能。低压端转换模块包括AC/AC气压管理器和电动机。AC/AC气压管理器为AC/AC变频气压管理器，其由低压电源获得电能并转换为电机交流电源，并间接控制气体压缩泵输出的压缩气体的气压与流量，从而可以提高输出电压的稳定性。电动机为变频调速电动机，其利用AC/AC变频气压管理器输出的电机交流电源而工作从而输出机械能。气体压缩泵与变频调速电动机相连接，从而由低压端转换模块的变频调速电动机带动而对气体进行压缩并输出压缩气体。本实施例中，气体压缩泵用于压缩空气，故气体压缩泵为空气压缩泵。
特高压端单元包括气动马达和特高压端转换模块。气动马达由压缩气体驱动。特高压端转换模块由气动马达带动而发电并输出用于提供给特高压设备的负载电源。特高压端转换模块包括交流发电机，还包括AC/AC恒流或恒压负载管理电路或者AC/DC恒流或恒压负载管理电路。交流发电机由气动马达带动而发电并输出发电电源，AC/AC恒流或恒压负载管理电路或者AC/DC恒流或恒压负载管理电路与交流发电机相连接，从而AC/AC恒流或恒压负载管理电路用于将发电电源转换为负载交流电源并提供给特高压设备（即负载），AC/DC恒流或恒压负载管理电路用于发电电源转换为负载直流电源并提供给特高压设备（即负载）。
连接单元用于连接低压端单元的气体压缩泵（空气压缩泵）与特高压端单元的气动马达，连接单元包括连接气体压缩泵和气动马达并传输压缩气体（压缩空气）的绝缘输气管。低压端单元与特高压端单元之间的距离通常为5~50米，也可以大于50米。则从特高压端到低压端的绝缘电压耐受应力主要由绝缘输气管承担。
此外，低压端单元还包括与AC/AC气压管理器相连接的低压端通讯模块，用于实现AC/AC气压管理器与特高压端单元通讯。特高压端单元还包括与AC/AC恒流或恒压负载管理电路或者AC/DC恒流或恒压负载管理电路相连接的特高压端通讯模块，用于实现AC/AC恒流或恒压负载管理电路或者AC/DC恒流或恒压负载管理电路与低压端单元通讯。通过这两部分通讯单元可以实现特高压端的发电机工况、负载工况返回低压端，并通过低压端对发电机及负载进行管理。低压端/特高压端通讯模块可以采用RS485或TCP/IP模块等。
上述特高压装备气动供能电源实现了利用压缩气体（压缩空气）传输能源，利用气体压缩泵（空气压缩泵）将常压气体（空气）压缩后作为动力能源传输到特高压端，能源转换效率高于其他特高压装备的功能效率。基于其低压端单元到特高压端单元之间的距离5~50米以上，其低压端到特高压端所耐受的电压可以从350kV到3500kV以上。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种特高压装备气动供能电源，用于为特高压设备提供电能，其特征在于：所述特高压装备气动供能电源包括低压端单元、特高压端单元和用于连接所述低压端单元与特高压端单元的连接单元；
所述低压端单元包括将电能转换为机械能的低压端转换模块、由所述低压端转换模块带动而对气体进行压缩并输出压缩气体的气体压缩泵；
所述特高压端单元包括由压缩气体驱动的气动马达、由所述气动马达带动而发电并输出用于提供给所述特高压设备的负载电源的特高压端转换模块；
所述连接单元包括连接所述气体压缩泵和所述气动马达并传输所述压缩气体的绝缘输气管。
2.根据权利要求1所述的特高压装备气动供能电源，其特征在于：所述低压端转换模块包括：
由低压电源获得电能并转换为电机交流电源，并间接控制所述气体压缩泵输出的所述压缩气体的气压与流量的AC/AC气压管理器；
利用所述电机交流电源而工作的电动机；
所述气体压缩泵由所述电动机带动而对气体进行压缩并输出压缩气体。
3.根据权利要求2所述的特高压装备气动供能电源，其特征在于：所述AC/AC气压管理器为AC/AC变频气压管理器。
4.根据权利要求3所述的特高压装备气动供能电源，其特征在于：所述电动机为变频调速电动机。
5.根据权利要求2所述的特高压装备气动供能电源，其特征在于：所述低压端单元还包括用于实现所述AC/AC气压管理器与所述特高压端单元通讯的低压端通讯模块。
6.根据权利要求1所述的特高压装备气动供能电源，其特征在于：所述特高压端转换模块包括：
由所述气动马达带动而发电并输出发电电源的交流发电机；
将所述发电电源转换为负载交流电源并提供给所述特高压设备的AC/AC恒流或恒压负载管理电路，或者，将所述发电电源转换为负载直流电源并提供给所述特高压设备的AC/DC恒流或恒压负载管理电路。
7.根据权利要求6所述的特高压装备气动供能电源，其特征在于：所述特高压端单元还包括用于实现所述AC/AC恒流或恒压负载管理电路或者所述AC/DC恒流或恒压负载管理电路与所述低压端单元通讯的特高压端通讯模块。
8.根据权利要求1所述的特高压装备气动供能电源，其特征在于：所述低压端单元与所述特高压端单元之间的距离为5~50米。
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