高压输电线路CT取能电源的设计

针对输电线路高压侧有源电子设备的能量供给问题,设计了一种为输电线路高压侧有源电子设备供能的电源。首先依据电磁感应原理,设计了一个特制的铁芯线圈,直接从高压侧一次母线获取能量。然后凭借在感应线圈输出端串联一个电感阻抗元件降低了施加在整流桥上的感应电压,并通过继电器反馈回路来泄放CT取能线圈从高压母线上感应的多余能量,保护了后端的DC-DC模块,成功的解决了高压侧有源电子装置的电源问题。     

高压输电线路电磁感应取能电源优化设计

为解决高压输电线路在线监测装置的供电问题,利用Saber软件对CT取能电源进行优化设计.该电源利用线圈由线路获取能量,经过整流、滤波、稳压过程将其转变为可供监测设备使用的电能.其中,通过取能磁芯的选取防止电源易饱和情况;整流电路采用肖特基二极管可有效降低处理过程中的电压损失;滤波电路采用超级电容不仅能够输出波动较小的直流电压,还能够保证瞬时大功率设备的正常工作;降压电路采用闭环控制可得到稳定输出的直流电压.结果表明该CT取能电源在输电线路 5～1000 A 的电流变化范围内,铁芯不饱和,输出电压波形不发生畸变,电源能以 5V直流电压实现稳定输出,满足监测设备的供电要求.     

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。     

输电线路在线监测装置供电电源的设计

介绍一种直接应用于架空输电线路在线监测装置供电电源的设计方案,通过一个特制的带气隙的取能线圈,直接从高压导线获得电能。并且在电源模块部分加上锂离子电池组管理策略,解决了由于高压一侧母线电流小而无法获得足够电能的问题。在电源信号调理部分采用泄放电路并各种保护电路,保证了电源模块的正常稳定工作并对后续电路起到保护作用,试验证明了该设计方案的有效性。     

高压输电线路CT取能电源性能分析与优化

为解决常规电流互感器(CT)电源取能范围小与电压不稳定等问题,提出一种磁芯并行工作结合超级电容器的CT取能电源设计方案。建立CT取能电源等效模型,分析电源输出电压与功率数学模型,并根据数学模型分析磁芯材料对取能范围的影响;同时为电源增设超级电容储能系统,分析电容电压与取能效率之间的关系,并选择合适的电容电压提高电源取能效率。仿真结果表明,提出的CT取能电源能在3～1000 A稳定供电,有效防止CT饱和,保证电源稳定可靠工作。     

一种应用于高电压侧测量系统的取能电源设计

介绍了一种应用于高压侧测量系统中的电源方案:通过一个特制的取能线圈,直接从高压侧电力线路获取电能。高转换效率的DC-DC模块降低了电源电路电能损耗从而降低启动电流,采用超级电容器使电源具有瞬间大功率供电、线路短时间停电持续供电等优点。经过实际运行检验,运行稳定可靠,有效地解决了高压侧有源电子设备的电源问题。     

基于功率控制法的电流互感器取电电源设计

根据电流互感器的工作原理,建立了电流互感器取电线圈的负载工作模型,理论论证了取电线圈在未饱和时的输出功率与副边匝数、负载电流、磁化电流等的对应关系,并通过实验验证了理论推导的正确性,在此基础上提出基于功率控制法的电流互感器取电电源的设计方法,通过控制法拉电容充电电流,把取电线圈的输出功率限定在一个较小的范围,从而使电流互感器取电电源可以适应较大的导线电流范围.最终测试结果表明电流互感器取电电源在30 A～1 000 A的电流范围内可稳定输出近1 W的功率.     

新型高压输电线路低下限死区大功率在线取能装置

为解决覆冰在线监测系统供能问题,研制了一种低下限死区、大功率输出的取能线圈。采用初始磁导率较高的纳米晶材料铁芯,且铁芯的二次绕组有多个抽头输出,利用逻辑控制固态继电器在不同变比间切换,实现在不同的电流范围选取不同的匝数。试验发现,在母线电流为2 A时,取能线圈输出功率可0.5 W;母线电流达到100 A时,取能线圈饱和程度低;母线电流达到1 000 A时,铁芯被保护不达到磁饱和状态。试验结果表明,特制的取能线圈能够在较低的电流下限取得较大的输出功率,在母线大电流时不致深度饱和损坏铁芯。     

输电线路状态监测系统取能电源的设计新原理

针对现有输电线路状态参数在线监测系统的取能电源普遍存在的取能线圈易于深度饱和、热耗大、电路复杂等问题,提出了一种新的取能线圈设计原理。为取能线圈引入气隙磁阻,并通过定量分析与仿真实现对取能线圈的结构、铁心材料、绕组匝数、气隙长度等参数的合理匹配,从而在电源最前端解决了现有技术存在的问题。基于此取能线圈研制的电源,经整体测试表明,能在导线电流正常变化范围内工作于非饱和、低热耗状态,并提供稳定的输出。对线路出现异常大电流可能给电源可靠性产生影响的问题进行了分析,并提出提高电源工作可靠性的具体措施。短路和冲击试验表明,这些措施可抑制异常大电流导致的电动力及过电压的破坏作用。     

10 kV系统电容取能方式电源特性分析

电容取能电源由于体积小、装置成本低和取能稳定等优势,成为10 kV一二次融合柱上开关的就地取能电源。为了在取电电流限制下提高最大取能功率,基于简化取能模型进行了输出电压和取能功率的电源特性研究,给出了不同补偿关系下的电源特性;通过影响取能功率上限的设计参数分析,得到了最大取能功率下的设计原则;考虑到典型负载如柱上开关的动态特性,进行了负载等效为储能电容器、恒功率负载及瞬时大功率负载下的仿真,其结果表明了不同动态负载下的电源特性,验证了理论计算的电源特性。     

交流架空线路导线电磁感应取能功率分析与研究

本文介绍了在智能电网背景下的架空线路在线监测装置对供电的需求特点,论述了当前交流架空线路在线感应取能的几种方式及其原理,重点对导线电磁感应取能技术进行了分析.通过导线电磁感应取能原理建立了取能的物理和电路模型,在对影响取能的各因素进行分析后,进行了该方式在特定取能条件下的最大功率估算,并对影响取能功率的因素进行了分析,...     

输电线高电位取能电源的研制

为解决输电线路高压侧在线监测系统的供电问题,研制了一种新的取能线圈。为取能线圈引入气隙磁阻,并通过理论计算与软件仿真,实现对取能线圈的结构、铁心材料、绕组匝数、气隙长度等参数的合理匹配。基于此取能线圈研制的电源经整体测试表明,能在输电导线电流在90~990 A变化范围内安全工作,同时输出2.5~6.1 W的功率,性能稳定。     

用于输电线路监测设备的一种电场感应取能电源

文中提出了一种电场感应取能电源,可为输电线路监测设备供电。电源部分由电力杆塔顶端安装的金属感应极板和充电电路组成,针对极板的设计,文中利用Ansoft Maxwell软件建立塔架的模型进行仿真并计算相应的感应电流值,同时通过地面搭建的塔架模拟装置的实验和仿真验证极板的设计,结果表明模拟装置的感应电流仿真结果和实验值一致,从而表明电场感应取能技术的可行性及极板设计的正确性,充电电路基于电感续流模式的脉冲放电法进行设计。最后设计一套视频监测设备对该电源进行检测,结果表明该电源为监测设备提供足够电能完成线路状态监测的任务。     

一种交流电场无线取能电源的优化设计

针对交流电场无线取能电源取能功率低,难以满足输电线路铁塔在线监测装置的用电需求,对交流电场无线取能电源进行了优化设计。首先,理论分析了取能电源的电路模型,给出了取能功率方程以及影响取能的关键因素;其次,通过有限元软件仿真计算确定了取能极板的形状和尺寸,并通过理论分析与仿真计算优化了放电电路的参数;最后,通过仿真优化计算得到了当耦合电容为15 pF,取能电容为0.1μF,充电电压为200 V时,500Ω的负载能获得25 mW的取能功率,相比于未进行优化的取能电源功率提升了2.5倍。仿真优化计算结果与理论分析相一致,验证了仿真计算对该电源优化设计的合理性和准确性。     

一种双管反激级联式高位取能电源设计

在柔性直流输电系统中,高位取能电源为模块化多电平换流器(MMC)的子模块控制电路供电。随着直流输电系统电压的提升,子模块直流侧的电压也随之升高。为使高位取能电源适应更高更宽范围的输入电压,设计了一种基于双管反激的级联式拓扑。首先,介绍双管反激电路的工作原理、电流控制模式及工作模态;其次,基于变压器初级电流中位值,重新推导变压器AP值公式,与传统AP值方法进行比较;然后,基于南澳柔性直流输电换流阀的相关参数,对电源主电路进行设计。最后,搭建了一台输入电压为350～4 000 V,输出为一路400 V、两路15 V的电源样机,通过实验结果验证了设计的有效性和分析的正确性。     

一种可用于无线电能传输的取能装置设计

针对市场上不少基于电磁感应原理制作的电源装置取电效率低、稳定性差、易于损坏的缺点,在此提出一种用于无线电能传输的线路取能方案。首先,在现有电流互感器(CT)取能装置制作工艺的基础上,增加对铁心材质、参数的考虑,选择铁心优化设计装置。同时,将新型GaN晶体管引入电能转换单元中,满足模块轻、薄的需求,并增加冲击、限压保护功能,以满足高压输电线路电压、电流条件复杂多变的需要。再重点探讨了GaN器件驱动特性,完成了隔离变压器驱动电路设计。最终,制作取能样机并进行实验验证。     

基于阻抗匹配的输电线路在线取能方法

针对常规电流互感器感应取能方法启动电流大、输出功率较小的缺点,提出基于阻抗匹配的输电线路在线取能方法。该方法通过在开气隙磁芯的副边绕组串接电容与其励磁阻抗匹配,发生并联谐振,从而增加磁芯所在的阻尼支路等效阻抗,使得负载能通过另一支路分得更多电流,获得更多电能。该取能方法具有成本低、易安装、取电范围广、供电功率大且稳定等优点。最后的仿真以及实验都表明:基于阻抗匹配的输电线路在线取能方法相比常规电流互感器感应取能方法,在相同母线电流和磁芯时,能够获得更多功率。     

1000kV输电线路架空地线取能电压仿真分析

通过PSCAD电磁暂态仿真软件仿真了浙江通道可视化项目中的1000 kV交流同塔双回湖安I线上的架空地线的取能电压,并对影响因素进行分析。根据已知的线路参数,采用双端电源的模式,两侧各安装一个容量为720 MVA的并联电抗器对电容电流进行补偿,计算出线路的各序分量参数,建立模型,并仿真计算出大方式下不同取能方式的取能电压幅值。除地导线距离、线路负荷等因素外,又增加了绝缘分段位置、单多点、取能位置、取能电阻等因素,补充、完善了地线感应取电技术应用中可能涉及的影响因素,丰富了地线感应取电场景,为地线感应取电技术的推广提供更全面的数据。     

高压侧电容取能电源的研究

分析了目前几种供电方案,提出了一种改进的高压侧线上供电方案,该方案通过绝缘性能优良的高压陶瓷电容进行在线取能,外加电路保护及电压控制等回路,克服了现存高压取能技术的种种弊端,很好地实现了高压侧在线取能功能。     

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。