高压输电线路在线监测供电电源研究及应用

作为智能电网建设重要环节的输电线路,一旦发生运行故障会严重影响电力系统的安全稳定,因此,只有对输电线路本体和周围环境进行全面监测,才能保证输电线路安全、可靠、稳定运行。输电线路进行远程在线监测工程应用时,电源的供电是至关重要。提出两种供电方式:方式一通过高压互感器取能装置获得电源,方式二采用太阳能电+蓄电池进行供电。通过对比,最终选择后者作为试点应用的供电方式,为进一步开展输电线路全面在线监测提供技术保障。     

输电线路在线监测装置供电电源设计

为解决输电线路在线监测装置供能不足的问题,提出平面反射式结构的太阳能电源。该结构基于光反射原理,利用反光膜将垂直方向的太阳能光反射至太阳能板,由此增大太阳能板接收太阳辐射能的有效面积,从而提高太阳能电源的供电可靠性。基于此原理,设计并研制了平面反射式结构的太阳能电源,并在晴天、多云、阴天、雨天天气条件下,与传统平板式太阳能电源开展对比实验研究。实验结果表明:平面反射式太阳能电源的平均输出功率高于平板式太阳能电源,且具有更好的弱光效应。最后,以南方电网对输电线路在线监测装置的功耗需求为例,完成太阳能电源的应用方案设计。     

基于多级电容充电的输电线路电场感应取能装置的研制

输电线路在线监测装置的供电系统是影响监测系统稳定运行的重要因素。为了使输电线路能够长期免维护自主供电运行,文中研制了一种基于电场感应取能的电源装置。文中利用有限元分析软件AnsoftMaxwell进行了软件设计及仿真,并对照仿真模型进行了高压实验,结果表明,文中开发的电源装置能够完成从输电线路电场中获取能量的功能,具有较高的取能功率和转换效率。该电源装置可用于电力杆塔上功耗较低,间歇运行的在线监测设备,为智能电网末端监测装置的电源设计提供了一种解决方案。     

基于气象参数聚类分析的高原地区输电线路在线监测装置电源选择

在线监测是保障电网安全运行和智能运检的重要手段,不同于变电设备,输电在线监测在交通条件差、运行维护难度大的高原地区作用尤为凸显,但输电在线监测装置电源供电不足及环境适应性差等问题尤为突出,其运行状况高度依赖于线路途经的气象环境条件,因而输电线路在线监测装置电源选择的气象环境判定尤为重要。提出影响高原地区输电线路在线监测装置电源的关键气象环境因子,采用聚类算法实现高原地区气象环境分类,获得高原地区输电线路在线监测装置电源选择的4个典型气象区域,进而提出高原地区输电线路在线监测装置电源供电方式选择的普适性建议,为高原地区输电线路在线监测装置电源选择提供参考。     

输电线路在线监测系统的运行可靠性分析

输电线路在线监测装置可用率低的现状已对电网监测系统可靠运行造成了一定的威胁,因此,通过收集各类输电线路在线监测装置的运行情况资料,深入分析故障原因,从供电电源和运维质量两方面提出了提高输电线路在线监测装置可靠性的措施,并对输电线路在线监测装置的寿命要求及使用条件进行了可靠性评价。     

多电池组太阳能光伏电源系统的设计与应用

研究设计了一种太阳能光伏电源系统,并成功应用于户外电力设备在线监测系统中。根据设备功耗需要和安装地点的气候情况,确定了光伏阵列和蓄电池的容量;研究了不同光照和温度条件下,光伏阵列的最大功率点跟踪(Maxmum Power Point Tracking,简称MPPT)算法,使光伏阵列始终工作在最大功率输出状态,保证了蓄电池的充电效率;研究设计了多电池组协调控制与充-放电优化管理策略,有效延长了蓄电池的使用寿命。设计开发的太阳能光伏电源系统在架空输电线路状态监测系统中得到了成功应用。现场运行结果表明,该系统运行高效、稳定,完全满足工程应用需求。     

基于架空地线耦合取能电源系统的技术研究

随着我国对智能电网建设和电力设备状态检修要求的提出,输电线路在线监测技术近年来取得了较大的发展。特别是2008年全国大面积冰灾发生后,相关管理部门更是加大了对输电线路状态监测智能化改造的力度。截至2014年底,国内输电线路在线监测装置已安装十万套左右。这些装置在为输电线路的设备状态检修工作提供有效的技术支撑的同时,也暴露出了很多问题。根据中国电力科学研究院的统计,目前国网范围内所安装的输电线路在线监测装置中只有20%能正常运行。在故障设备中,绝大部分是由于电源故障所引起的。对一种新型的供电方式——架空地线耦合取能技术进行了研究,建立了一套基于架空地线耦合取电的电源系统,为在线监测技术、电网状态检修的发展提供了强有力的电源技术保障。     

高压铁塔监测设备无线供电技术研究

结合感应取电和磁耦合谐振无线传输技术,设计了一套在线监测无线供电装置,实现了在线监测设备长距离、大功率、高效率、宽频带的无线供电。该装置受气候影响较小,实现了24 h全天候对在线监测设备稳定可靠的供电。该技术相比传统的风力发电、光伏发电,其运行成本更为低廉,实现方案更为安全可靠。该技术先通过感应装置在输电线路上获取电能,然后经过磁耦合谐振式无线传输,将获取的电能传输至高压铁塔的在线监测设备上。从而实现对输电线路及高压铁塔的实时监测,把握输电线路的实时运行状态,使输电线路的运行更加稳定可靠。     

高压输电线路上监测装置电源的研究与设计

针对高压输电线路上电力设备供电难及太阳能电池成本高、体积大、安装位置受限、功率不稳定等缺陷,设计了高压输电线路上监测装置用电源。该电源由感应取电电源、光伏电源和电源选择控制模块构成,对该装置的整体结构进行了分析,并给出了关键模块的设计及切换实现方法。实验结果表明,该电源装置可实现感应取电电源和光伏电源的切换,为监测装置提供安全稳定不间断的电能。     

山西电网输电线路在线监测装置应用现状分析

调查了山西电网已投入运行的各类输电线路在线监测装置,分析了装置在安装、应用及故障情况下存在的装置环境适应性差和本身质量差等问题,同时分析了难以进行实时监测,以及输电线路在线监测装置不能就近取得电源等问题,对下一阶段深化应用输电线路在线监测装置提出了针对性的建议。     

输电线路在线监测系统供电电源探讨

为解决输电线路在线监测系统存在的不间断供电问题,通过比较传统供电电源和新型供电电源的特点,分析了几种新型供电电源的优势,为设计可持续供电的监测系统电源提供了参考。     

输电线路在线监测技术在青藏联网工程中的应用

青藏联网工程沿线的气候、地质、城市分布等因素导致输电线路运行存在很大的安全隐患,鉴于此,提出在唐古拉山口、昆仑河道、布曲河道等线路事故易发区安装在线监测装置。所安装的在线监测装置采用高精度新型传感器获取现场数据,能实时监测线路气象信息(风速、风向、雨量、日照、气压)以及导线、绝缘子、杆塔等输电设备的运行状态信息。该系统采用太阳能加蓄电池与导线互感取能2种供电模式,以及"光纤通信为主、无线接入为辅"的传输网络,以确保数据传输稳定高效。运行数据分析结果表明:导线温度在不同安置点和不同时间段会有较大幅度变化,而底线温度未发现变化;输电杆塔未发现异常倾斜,运行状态良好;该装置能够长时间监测线路的运行情况,实现了高压输电线路运行工况的智能化监测。可见,安装在线监测系统可实现灾害预警并保障线路安全运行,并为线路的状态检修提供依据。     

输电线路太阳能警告牌的研制与应用

针对目前输电线路警告牌警示效果不明显,外力破坏造成的输电线路跳闸事故不断发生的问题。根据供电企业对输电线路警告牌要起到明显警示作用、便于移动的要求,分析现行警告牌存在的问题,设计出了输电线路太阳能警告牌。太阳能警告牌由太阳能电池板、发光警示牌以及可调式固定支架组成,采用光控技术自动切换日间、夜间模式,无需外接电源,体积小,安装简便,具有节约环保、生产成本低等特点。输电线路太阳能警告牌安装试用后,运行效果良好,达到了对输电线路附近驾驶车辆、操作施工机械等人员的警告目的,起到了保护输电线路的目的。     

高压输电线路在线监测装置供能电源的研制

为解决高压输电线路在线监测装置的供电问题,研制了一种新的电源供电方法:通过电流互感器线圈从输电输路上获取电能,采用控制电路控制后端储能电路的通断,为负载提供稳定的3.4 V直流电能,有效地解决了高压线路的电子设备的电源问题。基于此设计研制的电源经测试表明,该方法能在导线电流50~1 000 A范围提供安全稳定的电能,电源还设计了提高电源可靠性的措施,在线路遭受雷击或短路时可实现自我保护。     

基于温度和倾角测量的供电线路覆冰在线监测研究

分析了常见供电线路覆冰在线监测方法的优缺点,重点介绍了倾角弧垂法监测覆冰的原理,并分析覆冰对供电线路导线刚度的影响,修正了采用倾角弧垂法计算覆冰量时的导线弹性系数。最后设计了基于温度和倾角测量的供电线路覆冰在线监测装置,设计时着重考虑降低运行功耗、保证数据准确性和提高运行稳定性。通过设计的监测装置所采集到的导线温度和倾角数据,结合基站采集的视频、气象信息,能够及时准确地反映供电线路的覆冰状态,保证供电线路的安全可靠运行。     

基于多电池组的太阳能供电系统

能量获取技术是输电线路在线监测技术两大关键问题之一。多电池组的太阳能供电系统采用多个电池组作为储能元件,分别对每个电池组进行能量管理,即使某电池异常也不影响系统正常工作,同时采用主-副双太阳能电池板工作模式,现场应用时根据需要配置副太阳能电池板,从而完成电池板选型灵活配置。实验测试表明基于多电池组的太阳能供电系统运行情况良好,满足现场需要。     

带太阳能板的多电源供电电路及智能切换方法

结合嵌入式设备多电源供电电源的实际需求,设计了一种带太阳能板的多电源供电电路及智能切换方法。系统采用太阳能板、市电和蓄电池三种电源供电,以太阳能板作为主电源优先供电,蓄电池作为备用电源并用于填补切换的供电间隙,可实现太阳能板、市电、蓄电池三种供电电源的"无缝"智能切换以及蓄电池的充、放电智能管理与控制,并可保证在市电不可及或掉电时提高户外无人值守嵌入式设备供电的可靠性。     

一种基于交流电场感应的取能电源设计

基于交流电场感应的取能电源是输电线路在线监测装置的一种新型供电方式,但由于其输出功率较低,目前还难以满足在线监测装置的用电需求。针对此问题,文中在理论分析影响取能功率因素的基础上,提出了一种新型的感应电极结构,并进行了仿真分析和实验验证。研究表明,在10kV电压等级下,所设计的感应电极可产生3.35mA的位移电流,在负载电阻大于5kΩ时取能电源可输出600mW以上的连续功率。本文的原理和方法为解决在线监测装置的供电问题提供了新的思路。     

新疆输电线路在线监测设备供电可靠性研究

新疆输电线路在线监测装置在极寒环境下无法正常工作，为输电线路运维带来了一定的困难。为些提出了OPGW感应取能的实施方案，基于EMTP仿真平台建立了500 kV交流输电线路模型，仿真计算了地线感应电压和感应电流，并提出了双重保温方式。研究表明：地线感应电压和感应电流与档距、负荷功率正相关，基本不受土壤电阻率的影响；在档距为300 m，负荷功率为500 MW，地线取能装置的输出功率为137.8 W，完全满足输电线路在线监测装置的供电需求;在-45 ℃的长期极寒温度条件下，采用硅质纳米多孔保温层和红外线辐射膜加热的双重保温方式，仍能保证不低于-30 ℃的理想温度条件;供电电源采用保温措施后，在线监测装置平均无故障率由85.9%提高至99.6%，可靠性明显增加。研究结果为极寒地区输电线路在线监测装置提供了稳定供电的设计思路。     

智能超声波驱鸟装置的设计与实现

根据电力输电线路的鸟害特点,设计了一种智能超声波驱鸟装置.重点分析了基于微波多普勒雷达的飞鸟探测原理,详细介绍了系统的软硬件设计及工作流程.该装置由太阳能电池板供电,通过微波多普勒雷达探测飞鸟,利用超声波和强闪光驱鸟.经试验验证:该装置具有成本低、免维护、可靠性高、驱鸟效果持续时间长等优点,可满足电力输电线路的驱鸟需求...