[发明专利]一种多目标综合优化的线路感应取能装置及其配置方法

说明书

本发明公开了一种多目标综合优化的线路感应取能装置及其配置方法，包括高压传输线和负载，所述高压传输线外侧套设有不少于两个的磁芯，所述磁芯外部缠绕有绕组，所述绕组的两端分别与负载连接。为了显著提升复合磁芯拓扑的初始磁导率与饱和特性并扩大了取能装置的有效工作电流区间，选取合适的第一磁芯与第二磁芯的磁芯长度。本发明可解决传统穿心式线路感应取能拓扑无法同时兼有高磁导率与高饱和特性这两个优点的固有问题，在高压输电线路在线监测设备的就地供电领域，该磁芯拓扑及其参数设计方法简单多样且更易于实施，具有很好的经济性和实用性。

技术领域

本发明属于高压输电线路在线监测设备的等势位就地供电领域，特别涉及一种多目标综合优化的线路感应取能装置及其配置方法。

背景技术

随着电力系统输变电线路与装备在线监测技术的广泛应用，电力传感网的监测功能和范围越来越广，例如绝缘子污闪监测、电缆接头测温等。这些监测传感器通常布置于野外，节点众多，工作环境恶劣，因此运维工作异常复杂和艰苦。为保证监测装置稳定有效的工作，其取能供电问题亟待解决。由于输电线路周围存在着交变的磁场能，因此，国内外诸多学者均对线路感应取能方式进行了广泛的研究。这种方式具有供电性能稳定性高、受外界影响小等优点，取能功率等级一般为几瓦至几十瓦，对于直接挂接在线路上的监测设备进行等势位供电既方便又安全。但传统的感应取能方式存在一个致命的弱点，即磁芯材料无法同时兼容高初始磁导率与高饱和特性这两个在线路取能过程中必须兼容的优点。因此，当线路电流大范围波动时，取能装置可能在某一时刻无法获取一定的能量，或者在另一时刻由于磁芯过饱和而导致发热严重，损坏取能装置本身。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多目标综合优化的线路感应取能装置及其配置方法，通过改进取能拓扑以及参数配置方法，能够实现对取能装置在启动特性与饱和特性两方面的同时提升。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种多目标综合优化的线路感应取能装置，其特征在于，包括高压传输线和负载，所述高压传输线外侧套设有不少于两个的磁芯，所述磁芯外部缠绕有绕组，所述绕组的两端分别与负载连接。

进一步的，所述磁芯数量可以为三个。

进一步的，所述磁芯数量为两个构成磁芯组，所述磁芯组包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯上缠绕有第一绕组，所述第二磁芯上缠绕有第二绕组，所述第一绕组与第二绕组缠绕方向相同并且第一绕组与第二绕组首尾相连。

进一步的，所述第一绕组首端为第一绕组端，所述第一绕组尾端为第二绕组端，所述第二绕组首端为第三绕组端，所述第二绕组尾端为第四绕组端，所述第一绕组端与第四绕组端连接，所述第二绕组端和第三绕组端分别与负载两端连接。

一种多目标综合优化的线路感应取能装置的配置方法：具体步骤如下：

(1)获取第一磁芯的初始磁导率为μ_i(1#)，第二磁芯的初始磁导率为μ_i(2#)，μ₀为真空磁导率，第一磁芯与第二磁芯的内外半径尺寸均相同分别为D_in和D_out；负载用R_L表示；第一磁芯与第二磁芯的磁芯长度相同均为l；

(2)获取第一磁芯和第二磁芯的二次侧感应电压分别为e_1#¹(t)，e_2#¹(t)，二次侧绕组的匝数均取为N，二次侧第一绕组的等效电感与损耗电阻分别为L₂(1^#)和R₂(1^#)，二次侧第二绕组的等效电感与损耗电阻分别为L₂(2^#)和R₂(2^#)，负载电流的有效值为I₂，负载端电压为为等效拓扑中的阻抗角；