電網開封供電公司、電網鶴壁供電公司研究人員秦福祥、孫麗亞在2016年第六期《電氣技術》雜志上寫道,隨著智能能源工程的推進,對取電電源的要求也在提高。
本文開發了一種微型、大空間的電源環,以滿足網絡監測中設備所需的電源,并結合物聯網技術實現了電源環容量的在線監測。
伴隨著配電網自動化技術的發展,智能監測監測系統在配電網中的應用越來越廣泛,而智能測控設備在配電網自動化系統中的應用也越來越廣泛,這使得這些智能產品的供電問題難以解決。
由于配電網中的一些監控設備需要懸掛在架空線上,如果這些設備依靠PT供電,會帶來三個問題。,成本高。由于PT安裝的價格和相關絕緣設備的價格都很高,第二,安裝麻煩需要停電,影響負載供電的可持續性和可靠性。此外,增加PT還會增加系統對地面故障的隱患,這也是供電部門非常關心的一個方面。
所以我們討論了一種可以通過架空線直接取電的技術,即選擇開環感應去電環從線路上取電,供監控系統直接使用。
1電力物聯網技術
電力物聯網技術是一種基于新型智能低功耗傳感器和的通信技術,通過短距離射頻通信和合適的長距離通信技術,在供電系統監控監控中應用新型監控終端,隨時獲取供電系統的電壓、電流、功率等各種信息,隨時向監控中心輸送這些供電系統信息的遠程、廣泛的監控技術。
近年來,隨著新型電子電壓和電壓互感器的出現,隨著計算機技術、無線通信技術和移動互聯網技術的發展,供電系統物聯網技術越來越受到人們的重視。目前,家電行業提出了智能家電的概念,相關產品得到了應用和推廣。
同樣,智能輸配電設備的概念也在電力生產、運營和管理領域提出,一些物聯網相關產品得到了廣泛應用。比如智能架空線路指示器和智能環網柜的應用就是這方面的一個例子。這些輕型智能監控終端的使用使得人們對配電網絡的監控越來越深入和,這些產品的應用也符合我國智能能源和軟電網的發展目標。
目前,PT電壓互感器、CT電壓互感器和光伏太陽能電池板是國內外智能配網中環網柜、分支箱等箱內電源的主要取電方式。
1.1安裝PT供電方式
安裝PT的供電方式是指在需要用電的監控設備的安裝位置安裝專門用于監控系統的PT。一些PT將10kV甚至更多的電壓轉換為220V或100V低壓交流電,監控終端以PT的低壓導出為電源工作的監控系統供電方式。供電方式在中間容易保證,是目前輸電系統自動化裝置中的主要供電方式。
但這種供電方式存在一些缺陷:一是安裝PT需要專門的支架機構和安裝空間,而安裝配電網監控設備通常安裝在現有的線路或配電設備上,很難保證這種安裝支架的空間;二是PT價格昂貴,有些監控系統需要掛在架空線路上。絕緣設計需要在取電和供電方面進行考慮,這增加了成本,帶來了許多技術困難。第三,增加PT會增強系統接地故障的隱患,從而降低系統供電的安全性能。基于以上原因,PT采用廣泛的電源
1.2電壓互感器的供電方式
電壓互感器的供電方式是將電壓互感器的二次側改為半閉路狀態,將濾波電路連接到其斷口,并將這種導出能量作為監控終端的工作電源。當這種供電方式具有優勢時,不需要安裝特殊的安裝機構,占用的空間很小。如果線路在架空線上,監控系統和電壓互感器可以一體化安裝。一次電路、取電設備和用電監控終端都在高壓部分,所以絕緣成本很低。
然而,電壓互感器在取電時基于線路電流的感應。由于線路一次側電流的變化范圍很大,電壓互感器的輸出不穩定。當一個線路電流很小時,輸出功率很小,可能不足以監控終端的實用性。當線路電流很大時,電壓互感器容易飽和,導致電壓互感器燒毀。因此,如何在線路電流變化很大的情況下穩定可靠地供電,是電壓互感器供電方式中難以解決的問題。
光伏太陽能電池板的供電方式1.3
太陽能電池板是一種直接將光能轉化為電能的供電設備,是近年來發展起來的一種新型供電方式。這種形式廣泛應用于偏遠山區或這些單獨的監控設備。這種供電方式清潔無污染,電壓互感器不需要考慮絕緣問題。
然而,這種供電方式只能在白天供電,太陽能電池板的供電受天氣影響很大。一些南方山區通常持續陰雨天氣很長時間。如果這些地區的監控終端單純使用太陽能電池板供電,往往會因為長時間沒有太陽而停止運行。
2感應取電環
2.1開環系統
筆者開發的感應取電環是一種開環系統,通過特殊的結構設計,避免了過去CT取電效率低、容易飽和的不足;開環是指在結構中不選擇關閉磁路,而是選擇哈弗結構的兩個磁芯截面不接觸,四個厚度為0.25毫米的特殊膠片貼在四個截面上,切斷磁芯接觸,兩個磁芯之間有一毫米的氣息,終形成開環的取電結構。
優點:1)削弱了一般CT傳感器渦流現象,解決了取電CT互感器的發熱問題;
2)磁芯截面用四個特殊膠片密封,隔離空氣和水,不會因為截面腐蝕導致傳統傳感器的取電能力下降甚至無法取電;3)如果傳統的CT傳感器有1毫米的氣息,根本無法獲得能量。本項目通過研究MTTP技術,提高了整個電路的輸出功率。
2.2MTTP技術
MTTP技術是一種算法。電纜在運行過程中,電流會隨著負荷而大范圍波動。根據MTTP算法,可以跟蹤電纜電流的變化,從而找到功率點。這種算法是恒壓跟蹤法。從下圖可以看出,在一次側電流變化的情況下,在保證輸出電壓穩定的情況下,輸出功率大。在設計中選擇MTTP算法,可以大限度地保證取電功率,提高一次電流的能量傳遞效率。
2.3感應取電環原理概述
采用開環感應取電技術,通過非閉合式高壓傳感器將磁場轉化為電能,然后通過整流濾波電路將交流電轉化為DC,MTTP(大功率跟蹤)控制電路使電路在大功率點自動工作,使整個電路始終工作在率點,后通過穩壓電路將穩定的電壓導出給負載供電。
其特點是高壓感應器無渦流,無發熱,不影響電纜本身的運行,MTTP控制電路使電路始終處于功率點,比傳統CT取電效率高8-10倍。