基于互感取能的导线监测传感器电源设计

笔者设计了基于互感取能的导线监测传感器电源,该电源利用互感原理,通过取能线圈将高压侧导线上的电能感应到二次低压侧,然后经过整流滤波处理、稳压处理和DC-DC处理后,供在线监测装置使用。基于以上原理做出了具体设计,并且为了应对导线上电流瞬变、电流过大和电流不足等问题,分别采取了加入瞬时过电压保护、过压过流保护和锂电池的措施,其中过压过流保护分为两级,一级针对导线电流正常波动时的保护,另一级针对输电导线异常过流或短路故障时的保护。并搭建实验平台进行测试,最后,用笔者所研制的一种基于该电源的监测装置对其进行了验证。

基于Ansys取能电流互感器铁心气隙仿真分析

针对取能电流互感器存在的启动电流大、铁心易饱和、无法适应较宽的输电线路电流等问题,对铁心部分进行设计与改进。依据初始磁导率、饱和磁通密度、铁心损耗以及成本等参数确定铁心材料,从铁心的选材上进行预处理;利用Ansys软件对铁心气隙形状进行设计并仿真,通过铁心在不同气隙形状下的磁泄露情况得出矩形半开口效果最优;采用控制变量法对气隙尺寸进行仿真,对铁心气隙尺寸进行了定量的分析,并对比分析了铁心的饱和特性以及二次侧输出功率情况,为电流互感器取能电源铁心的结构设计和参数的实际选取提供了良好的工程价值。

高压取能电流互感器性能分析与优化

针对常规取能电源取能范围较小、一次大电流工作不稳定等问题,提出磁芯参数优化设计方法和多匝数与并联电阻相结合的饱和抑制方法。首先建立开隙电流互感器CT(current transformer)的取能等效模型,推导输出电压和输出功率的表达式。然后根据表达式对磁芯各项参数进行优化设计,分析匝数和负载变化对CT取能性能的影响。通过改变匝数与负载,使得磁芯在大电流取能时CT输出功率偏离最大功率点,从而防止磁芯饱和。利用Saber软件对以上分析及方法进行了仿真验证,结果表明,在一次电流为5 A时,取能线圈可提供78 mW的功率,磁芯在一次电流小于3000 A范围内不发生饱和现象。

基于导线互感取能的输电线路雷击故障点定位系统

研发了基于导线互感取能的输电线路雷击故障点定位系统,实现了输电线路雷击故障点的精确定位。重点介绍了导线互感取能单元的设计、实验验证及特性,该系统采用罗氏线圈作为电流互感器实现对雷电电流信号的捕捉,采用GSM无线网络实现监测终端和监控中心的通信及报警,采用ZigBee无线网络实现三相监测终端间的通讯。试验结果表明该系统可实现输电线路雷击故障点的精确定位。

电力电缆非接触式高效感应取电互感器设计

对电力电缆取电互感器选用的磁性材料、线圈寄生参数、输出阻抗匹配和最大感应取电功率等进行了系统的分析、研究和实验,解决了感应取电效率最大化的线圈材料、线圈绕制结构、输出负载阻抗匹配等问题。设计生产的标准取电互感器单元输出功率为1.5 W/3 W,最大输出电流为250 mA,输出电压6 V和12 V可供选择。通过工程批量使用,满足了电力隧道监控和通信设备的供电需求。

基于电流互感器取电的故障指示器电源设计

设计了一种10-35 k V高压输电线上的故障指示器电源方案：将穿心式电流互感器套在高压输电线上,从高压输电线上获取电能,经过整流滤波等电路处理之后为二次侧的故障指示器供电.同时,设计了基于超级电容和锂亚电池的储能电路,保证故障指示器在高压线路停电或输电线路电流较低的情况下能正常工作。实验结果表明：在输电线路大电流和小电流情况下,该方案的输出波形良好,能够避免大电流对电流的冲击、解决供电死区的问题.

基于电磁互感自取电的恒压并联电流补偿方法

通过物联网(the internet of things,IoT)终端对高压线路进行实时在线检测是非常重要的技术方法。传统的电流互感器在高压输电线上流过的电流较小时难以高效取电供后级物联网终端设备。针对该问题,提出了一种基于电磁互感自取电的恒压并联电流补偿方法,设计了补偿电路。通过对升压电路输出端的电流采样,来控制主副线圈回路的并联电流,实现高效取电,达到在高压线路微小电流情况下用电设备进行正常供电的需求。通过实验与实际应用证明,该设备在流经高压线路的电流微小时能够保持稳定对后级设备进行供电,为物联网终端设备的稳定运行提供了可靠的电源。

速饱和电流互感器取能功率分析及其设计方法

速饱和电流互感器取能是解决智能断路器在电网短路失压状态下供电的主要方法。本文分析与研究了速饱和电流互感器的工作特性和饱和机理,建立了电流互感器取能的等效电路模型。提出了电流互感器铁心饱和度的概念,深入研究了电流互感器输出功率与铁心饱和度的关系。通过仿真研究,验证了理论推导的正确性。在此基础上提出了速饱和电流互感器的设计步骤,包括铁心工作饱和度选择、铁心有效导磁截面积以及二次绕组匝数的设计方法。搭建了速饱和电流互感器取能电路,通过实验验证了设计方法的可行性。

直流互感取电电路的设计

针对于高压设备中高电压、强电流的环境,设计并研制了基于互感原理的直流互感取电电路,以解决监测高压设备各种工作状态的传感器或其他测量仪器仪表的供电问题。实验结果表明,研制的直流互感取电电路基本不受大电流波动和负载电阻变化的影响,稳定性较好。

电力电缆非接触式感应取电多路输出设计

对电力电缆非接触式取电互感器系统的阻抗匹配、宽输入稳压电路、多路并联输出均流电路等进行了分析、研究和实验,设计的取电互感器系统单元输出功率为1.5 W/3 W,输出最大电流250 m A,输出电压6 V/12 V。采用UC3902均流IC设计了2-6路取电互感器单元并联输出模块,通过实验证实了均流精度小于2.5%。采用LT1976EEE设计的稳压电路,输出电压误差小于0.63%。通过国内十几个电力隧道监控工程应用,得到用户的高度认可。

基于RDBN深度学习算法的窃电监测系统设计

窃电行为不仅会造成电网非技术性损耗增加,而且可能因操作不当影响电网设备的运行安全和窃电者的人身安全。针对当前电网在窃电检测方面存在的稽查难度大、检测效率低等问题,设计了窃电监测系统。配套监测装置可灵活安装在供电线路上,使用电流互感器取能,实时采集线路电流,利用4G模块将数据传输至云服务器,在上位机软件中采用实值深度置信网络(RDBN)算法对数据进行分析。仿真和实验测试表明,RDBN算法对窃电状态的识别准确率达到98.15%,监测系统能实时获取并分析监测数据,标记可疑窃电线路,降低稽查难度,提高检测效率。

电缆温度监测装置的取能电源设计与实现

电缆温度监测对于电缆安全运行具有重要意义,受电缆结构和工作环境限制,监测装置采用电流互感器取能供电方式更为可行。给出了取能电源的总体结构以及各模块的设计与实现方法,应用电磁场原理分析了取能线圈的工作原理。取能电源的试验表明,该方法设计和实现的取能电源能够可靠工作,解决了温度监测装置的供电问题。

输电线路在线监测设备供能技术研究综述

随着数字电网的发展,海量的智能监测设备将安装在输电线路上,稳定、可靠的能源供给是输电线路在线监测设备有效运行的关键。为此,对输电线路在线监测设备不同供能方式的基本结构、工作原理和优缺点进行综述,阐述不同供能方式国内外最新研究进展。分析目前不同供能方式面临的难点和突破口,提出多组供能组合方式,利用不同供能方式的优势互补性,可增强供电的稳定性和可靠性;地线电流感应与蓄电池取能组合安全可靠,易于安装,既可避免能源浪费,又可提高电力系统的效率和可靠性;微波供能与蓄电池的组合采用时分多址系统,不受电网影响,可为在线监测装置实时稳定供电。

输电线缆组合材料式CT低电流取能技术研究与应用

电流互感器(CT)感应取电是目前输电线缆在线监测设备最有效的供能方式。但输电线缆低电流会导致CT无法取能,进而会导致设备供能死区情况发生,危及电力系统安全。因此提出了一种基于锰锌铁氧体与硅钢片串联组合式CT磁芯结构以解决CT低电流取能问题。为验证该磁芯结构低电流取能的有效性,通过采用叠加磁通法给出组合式磁芯结构不同材料占比λ与初始磁导率的关系,进而得到满足实际项目需求的λ值。为了验证理论分析的正确性,搭建了一套CT取能实验平台。实验结果表明,在输电线缆低电流为12 A时,组合式磁芯结构比常规硅钢片取能CT的感应电压提高约30%,重量减少约15%,整体功率提高约24%,进而最大限度解决了供能死区问题,具有一定的工程实用价值。

架空输配电线路在线监测装置非接触取能系统研究

为了保证输配电线路在线监测装置可长期运行且有足够功率的供电电源,提出了一种针对地线感应取能,且由前端两级式的感应取能结构和后端电能处理电路组成的在线监测装置非接触取能系统。研制的装置中CT铁芯材料使用了高饱和磁感、高磁导率的非晶材,前端电路利用一级取能线圈分布式取能后再经二级线圈汇能,而在后端电路设置了整流滤波及buck电路,并设计了循环充放电电路来持续给存储电路充电,进而把电能供给监测设备使用。测试结果表明,一次母线电流在10-30 A波动时,汇能线圈的输出电压依然保持在11 V左右,保证了对电容组进行平滑稳定的充电。

输配电协同故障预案在线生成及应用

为及时发现和处理输电线路中的故障,防止对配电网造成更加严重的影响,设计了输配电协同故障预案在线生成系统,系统对线路进行全方位监测,计算并定位线路故障,同时生成故障应对预案;利用改进PEARSON方法,避免由于电流曲线不同而发生误判,系统检测到故障后,进行故障隔离和故障定位操作。进行线路故障定位测试,系统的平均定位误差为0.442%,故障定位误差最小为0.32%,进行故障诊断分类测试,系统的故障分类准确率最大为98.78%。

高压输电线自具电源的设计

介绍了一种从高压输电线上进行取电的电源方案,通过互感自取电直接从输电线上获得电能。凭借将锂电池与超级电容进行联合供电的充放电技术,电源设计部分成功解决了夜间母线小电流状态输出功率小、设备供不上电的问题,运用整流电路后级的能量泄放电路,降低了整流桥上的感应电压并限制了互感器的输出电流,解决了母线大电流状态对后级电路的影响。结果表明,混合能量存储系统比单一能量储能装置可以发挥更好的性能。

高压线故障检测装置设计

据国家电路部门统计,我国的线路电压等级高于110 k V以上的输电总长度近106km,且线路经过的地形复杂,故障不可避免会发生。文中介绍了通过物联网和GPRS技术进行无线远距离传输的高压输配电线路故障检测系统方案,该系统能实时监测输配电线的运行状况,如:电流、温度等。并能实现远程报警和自动定位功能,使其能在1 min及时将故障点通知控制中心和管理人员。整个系统的检测终端结点和网关结点的能量采用高压输电线电磁线圈互感自取电技术,电源产品寿命无年限,使用时间较长。

输电线路分布式山火监测系统在湖南电网的应用

本文研究了输电线路山火分布式监测系统,通过安装在山火高发点的远程终端进行可见光/红外热成像数据采集,通过GPRS无线通讯通道传输至后台管理软件,并自动识别火点信息,实现对山火的近距离实时监测告警,为电网山火监测预警提供了新的手段,可提高输电线路山火防治效率。通过在±800 kV宾金线上的应用来看,山火监测效果良好,值得推广应用。针对系统存在能耗过大和无线通信信号较弱的问题,本文分别提出了利用风光互补和高压互感取电供能以及基于北斗/CDMA/GPRS多模通信模块的展望,为后续研究与提升提供参考。

串补平台电源技术应用研究

串补平台上的二次设备均需工作在与串补线路相同的电位下，其能量供给一直是业界广泛关注的问题。目前主流的串补平台电源技术有电流互感器线路取能、激光供能、太阳能供电及电容耦合分压型供电。针对这四种供电技术的技术原理及典型应用场景进行了调研，其中主要调研了这些供电技术在串补平台中的应用。其次对其输出特性、应用条件、可靠性和经济性等方面的特性进行了综合的分析。最后总结了四种供电技术的优缺点，并对串补平台电源技术的发展进行了展望。