架空線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電源方案

1、架空線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電源方案方案，很好的解決了其穩(wěn)定性和環(huán)境因素的影響?！娟P(guān)鍵詞】架空線路；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；電源1 .前言近年來(lái)，各行各業(yè)對(duì)電力的質(zhì)量要求越來(lái)越高，相應(yīng)高壓輸電線路的安全性和穩(wěn)定性顯得尤為重要。這也就迫切的需要進(jìn)行高壓線路在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證高壓輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著技術(shù)的發(fā)展，高電壓輸電線路污穢絕緣子串的泄露電流，導(dǎo)線覆冰監(jiān)測(cè),導(dǎo)線溫度在線監(jiān)測(cè)等設(shè)備大量使用，但其電源的供給是個(gè)問(wèn)題。低壓線路取電需要從桿塔下面奉引導(dǎo)線，對(duì)實(shí)際的工程施工不利，同時(shí)存在高壓線路串?dāng)_的安全隱患。由于大多數(shù)的輸電線路都地處偏遠(yuǎn)，難以按常規(guī)辦法解決電源供給問(wèn)題，因而這些設(shè)備普遍采用太能供電。由于太陽(yáng)能電池受

2、氣候環(huán)境、地理因素的影響較大，需要蓄電池進(jìn)行進(jìn)行電能的存儲(chǔ)。太陽(yáng)能電池和蓄電池壽命問(wèn)題，使得設(shè)備的維護(hù)成本大大增加。在這里我們的研究重點(diǎn)是/助率設(shè)備電源的設(shè)計(jì)，側(cè)重于提高取電裝置的電流適應(yīng)范圍和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。經(jīng)實(shí)際調(diào)查二次接地線中存在20A左右的接地電流，可以提供一定的能量。2 .感應(yīng)取電的原理其基本原理是：電源取能線圖通過(guò)電磁感應(yīng)方式從二次接地線上感應(yīng)一定的交流電，再經(jīng)過(guò)整流、穩(wěn)壓和電池充放電管理電路為監(jiān)測(cè)終端供電。方案的總體框圖，如圖1所示。高壓感應(yīng)取電是一個(gè)金屬線圈套在導(dǎo)線上，在高壓線上固定線圈有諸多問(wèn)題函需解決：產(chǎn)生渦流，從而引起取電裝置發(fā)熱；在線路電流的競(jìng)范圍變化情況下，電源輸出不

3、穩(wěn)定；在大電流的情況下取能鐵心易于深度飽和，鐵芯過(guò)熱，外殼溫度升高，設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞；在短路及沖擊電流下電源的可靠運(yùn)行得不到保障。在這里我們選電流相對(duì)較大且穩(wěn)定的高壓線路二次接地線作為取電的母線。對(duì)于采用本線路電流感應(yīng)取能供電方式來(lái)說(shuō)，電源的能量是來(lái)自高壓線路的，取能途徑是通過(guò)在導(dǎo)線上套裝取能線圈將導(dǎo)線能量轉(zhuǎn)換到二次側(cè)，實(shí)現(xiàn)隔離式供電。裝置以蓄電池為儲(chǔ)能元件。這種方式可以為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的電源，以及較大的瞬間電能，更適合用在電源質(zhì)量較高的場(chǎng)合。當(dāng)線路電流過(guò)低或者需要瞬間大電流的時(shí)候，將接入電池以輔助供能。防雷保護(hù)電路用來(lái)避免因雷電沖擊造成電源電路損壞。在取電線圉后加TVS管,限制因雷擊或者線

4、路瞬時(shí)大電流造成的瞬間高電壓。整流濾波電路將感應(yīng)到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。升壓穩(wěn)壓電路將整流之后的較低的直流升壓到15V左右。使用電池作為后備電源，為了延長(zhǎng)電池的使用壽命，合理的充放電管理非常重要。充放電管理電路采用電單片機(jī)采樣信號(hào)。單片機(jī)判斷電池充電狀況，充放電管理電路通過(guò)恒流、恒壓、浮充三個(gè)階段為蓄電池充電。當(dāng)電充滿后，控制電路工作，控制分流線圈導(dǎo)通，停止取能。3 .理論分析和參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 取能裝置中磁芯材料的選取二次接地線的電流在20A左右，磁芯材料選擇的原則是效率高，損耗小。磁芯的啟動(dòng)電流越高越好，換言之，需要選取初始磁導(dǎo)率較高的磁性材料。另外，實(shí)際的可供輸入的能量和系統(tǒng)的負(fù)荷需求相差

5、不大，這就需要磁芯的充磁和放磁的效率高,即BH特性曲線所圍成的面積越小越好。在查閱大量的磁芯材料的參數(shù)特性手冊(cè)之后，選取微晶磁芯。3.2 磁芯的尺寸和線圉匝數(shù)的確定由于磁芯材料工作在非飽和電流的情況下，存在一個(gè)最大的輸出功率點(diǎn)，且最大功率點(diǎn)僅和磁芯的磁導(dǎo)率、磁路長(zhǎng)度及截面積、一次側(cè)電流有關(guān)，與副邊線圉的匝數(shù)無(wú)關(guān)。在上面的材料確定之后，需要確定磁芯的磁路長(zhǎng)度（周長(zhǎng)L）和磁芯的橫截面積（窗口面積S1本方案中的系統(tǒng)功率設(shè)計(jì)在10W左右，經(jīng)計(jì)算得L=6cm,S=580mm2o副邊線圈的匝數(shù)和后面的DC/DC的輸入電壓的變化范圍有關(guān)。3.3 升壓穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)升壓穩(wěn)壓電路如圖2所示。輸入電壓經(jīng)過(guò)升壓電路

6、上升到15V左右，為蓄電池充電。在這里，輸入電源為直流電流源。與普通的boost電路不同，相應(yīng)電路為電流-電壓型boost電路。3.4 充電管理單片機(jī)通過(guò)采樣得到電池電壓，當(dāng)檢測(cè)到電池兩端電壓小于13.5V時(shí)，開(kāi)關(guān)管始終導(dǎo)通，采用全通方式充電。如果檢測(cè)到蓄電池電壓大于13.5V并小于14.4V時(shí)，采用脈克調(diào)制方式充電。當(dāng)蓄電池了兩段電壓達(dá)到14.4V時(shí)，停止充電。這種方式能夠達(dá)到延長(zhǎng)蓄電池壽命的目的。3.5 蓄電池的選取系統(tǒng)中的監(jiān)控終端中的攝像頭設(shè)備，在操作時(shí)的功率不少于在10W左右，不操作時(shí)其它設(shè)備的待機(jī)電流也在300mA以上，日耗電量大于10Ahf為了滿足頻繁操作云臺(tái)的需求，同時(shí)也為了系統(tǒng)

7、供電留一定的裕星，實(shí)際選取20Aho4 .實(shí)際的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素由于該電源工作在室外環(huán)境，除滿足一般電源的基本要求外，電路的防護(hù)也是電源安全性的重要保證。電源的防護(hù)設(shè)計(jì)既要使電源能夠在溫差范圍大的環(huán)境正常工作，還要使電源具有防火、防潮、防雨、抗震、防雷電浪涌、抗電磁干擾的能力。5 .結(jié)束語(yǔ)針對(duì)在線監(jiān)測(cè)開(kāi)發(fā)了感應(yīng)取電裝置，采用通常的10w模擬攝像頭對(duì)電源輸出，電池充電等情況進(jìn)行測(cè)試。設(shè)備在二次接t蜓各電流狀態(tài)線均能輸出穩(wěn)定的12V電壓，并且沒(méi)有發(fā)熱狀況出現(xiàn)。在短時(shí)間的電壓跌落然后恢復(fù)的情況下，設(shè)備穩(wěn)定工作。由于缺乏電源裝置，目前高壓輸電線上的設(shè)備一般都采用太陽(yáng)能電池供電，太陽(yáng)能電池效率低，影響設(shè)備的工作效率，因而開(kāi)發(fā)在線取電裝置時(shí)非常必要的。本文通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn),開(kāi)發(fā)了一種應(yīng)用于高壓輸電線路上的供電設(shè)備。通過(guò)單片機(jī)對(duì)取能、保護(hù)、充電等過(guò)程進(jìn)行管理。從實(shí)際應(yīng)用中來(lái)看，在一定程度上解決了高壓輸電線路上的取能問(wèn)題。參考文獻(xiàn)1徐青松季洪獻(xiàn)，侯煒等.監(jiān)測(cè)導(dǎo)線溫度實(shí)現(xiàn)輸電線路