[发明专利]一种输电线路感应取电装置及其获取最大功率的方法

说明书

本发明涉及输电线路感应取电技术领域，更具体而言，涉及一种输电线路感应取电装置及其获取最大功率的方法，该装置由蓄电池充电模块、负载供电模块和保护模块组成，该方法以输电线路感应取电装置获取最大功率为目标函数，求取负载变化的目标值；通过感应取电装置为储能蓄电池充电，为负载终端设备持续稳定供电，通过负载为非纯电阻时的输出功率与负载为纯阻性时的输出功率的关系，得到装置输出的最大功率，为提高感应取电效率提供了一种高效的手段，本发明为线路设备提供长期、稳定的供电保障，保障输电线路安全运行。

技术领域

本发明涉及输电线路感应取电技术领域，更具体而言，涉及一种输电线路感应取电装置及一种输电线路感应取电装置获取最大功率的方法。

背景技术

目前的监测设备供电电源主要有：太阳能供电，该方式稳定性差，受气象条件影响较大，极端情况下无法使用，阳光不充足的地区不适合使用。蓄电池供电，电池寿命有限，维护工作量大，蓄电池一旦损坏或者达到使用寿命，电池的更换与检修工作繁重又复杂，还会造成环境污染。激光供电的成本较高，需要采用低压电源来产生所需激光。电磁感应取电，为后续监测设备提供电能，这种方法设备体积小、成本低，从输电线取电可靠并且安装方便，但是这种方式的电源输出都必须保持稳定，绝不可以采用常规CT，加装简单整流、稳压电路的方式进行取电。从长远来看，上述的几种供电方式不符合可持续发展的经济性条件，导致高压输电线路上难以普及性实现在线实时监控功能。

输电线路上传输的电流，正常情况下变化平稳。然而当线路发生短路时，会伴随短路电流和冲击电流，冲击电流幅值高，变化快，侵入取电装置的系统中，威胁取电装置的安全运行。同时取电线圈二次侧会产生瞬态高电压，使得监测设备的工作状态受到极大影响，可见输电线路短路时，取电装置不能为负载正常供电，因此，输电线路短路情况下设备的取电是一大技术难题。在感应取电的应用中，由于应用场合的限制，电流互感器原边匝数固定为单匝，这导致副边感应电流较低。由于应用于输电线上，互感器铁芯体积受到限制。这些限制都不利于取电装置取得足够的能量，相应的最大功率的获取方法也不明确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路感应取电装置及其获取最大功率的方法，解决现有技术中的感应取电装置电源输出不稳定的问题和感应取电装置由于原边单匝以及体积受限导致取能不足的问题。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种输电线路感应取电装置，包括蓄电池充电模块、负载供电模块和保护模块；所述蓄电池充电模块包括感应取电电流互感器、整流桥、滤波电路和储能蓄电池；所述负载供电模块包括DC-DC变换器和负载终端；所述保护模块包括继电器开关和比较装置；所述感应取电电流互感器的输出端依次通过整流桥和滤波电路，所述滤波电路输出端分别连接DC-DC变换器和储能蓄电池的输入端，为整个电路提供能源；所述DC-DC变换器的输出端连接负载终端，将储能蓄电池的输出电压变换成稳定的负载终端所需的电压，为负载终端供电；所述储能蓄电池的输出端连接比较装置，输出电压值通过与预设的电压值Vref进行比较，当输出电压值大于预设值时，储能蓄电池充电饱和，比较装置将闭合信号传输至继电器开关，继电器开关常开触点连接感应取电电流互感器，感应取电电流互感器二次侧输出短路，短路后由储能蓄电池维持负载终端设备能量供应。

进一步地，所述DC-DC变换器采用超宽电压DC-DC变换器，所述DC-DC变换器电压范围为13V-380V。

一种输电线路感应取电装置获取最大功率的方法，包括以下步骤：

S1、计算负载的输出功率；

S2、计算负载总阻抗值：

式中：f为原边电流频率，单位为Hz；μ为铁芯磁导率；S为磁通通过的铁芯截面积；N₁为原边线圈匝数；R_L为际负载电阻值；l为磁路平均长度；

S3、输电线路感应取电装置获取最大功率为：