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。     

高压开关柜内监测装置电源的研究与设计

《智能电网关键设备(系统)研制规划》中提出要研制能适应恶劣气候环境、高度集成、高传输可靠、遵循标准通信规约的在线监测装置。高压开关柜中由于其器件老化或接触电阻过大,采用封闭式结构,散热效果差,容易由于过高温升导致火灾事故,故有必要在高压开关柜中装设监测装置。因高压环境下监测装置提供电源不方便的缘故,设计一种高压开关柜内监测装置用电源。电源装置包含取电模块和电能调理模块,取电模块根据电磁感应原理将一次母线中电能取出,经过电能调理模块后得到稳定直流电压,且利用超级电容保证在一次电流短时间不足时监测装置仍不断电。     

电场耦合取能技术的仿真与试验研究

为给输电线路的监测器件提供稳定、便利的电源,基于电磁感应的原理设计了无线电容取电装置,可以最大化利用空间能量,对支撑输电线路的运行状态监测具有重要意义。首先,分析了电容取电的结构,以此得到取能装置输出功率与高压杂散电容、低压杂散电容、负载电阻等参数的计算关系,发现合理增加感应电极面积、减小感应电极电容值和增加负载电阻值可以有效提升取能装置输出功率;其次,利用多物理场仿真软件模拟了电容取电的影响因素,最后,通过Matlab软件设计了高压实验装置,对实际情况进行模拟与实验。实验结果表明,当电源电压为10 k V、耦合电容为14 p F时,1 MΩ的负载可以得到0.12 m W功率。     

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。     

非闭合式磁心感应取能供电模块功率输出研究

为了解决在线监测传感器广泛应用于地下高压交流电缆时的能量供应问题，本文针对电缆附近丰富变化的磁场，设计了非闭合式磁心磁感应取电模块为传感器自供电。通过理论研究和有限元分析仿真建立了磁感应取电模块的功率输出模型，对磁心域的尺寸和形状进行优化设计。并用功率密度概念描述磁心的磁感应取电效率，通过等效可抽动式磁心的应用来提高磁心功率密度。再根据要求对绕在磁心上线圈域的匝数和线径进行设计，并基于谐振原理来提高系统带载能力。最后优化设计出适用于电缆的直角形抽动磁心取电模块。磁感应取电模块感应出的电压通过电能变换管理电路来获得稳定可靠的输出电压，可实现在线监测传感器的电源供应自给自足。     

架空输电线路地线感应取电设计

针对架空地线因感应电而产生的损耗,设计了一种取电方式,来形成稳定的电源电压,供储能电池储电及在线监测、检修照明等装置直接使用。研究了架空地线的感应电原理,分析了架空地线感应取电的具体方式,对普通架空地线、OPGW光缆分别采用PT型取电方式和CT型取电方式。通过对感应取电电源装置现场运行的实验结果和误差分析,证明了该方案在实际运用中的稳定性、可靠性和有效性。     

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。     

高压线路简易感应取电电源设计与实现

高压线路在线监测设备的供电问题一直是在线监测技术中的热点话题。基于特制电流互感器的感应取电技术得到普遍的认可,但是大多数的悬浮取电装置存在取电电路过于复杂的问题,复杂的电路设计会对装置的稳定性产生影响。本文提出了一种基于双向可控硅电压控制的简易高压线路取电装置的设计方法,重点介绍了电流互感器二次侧电压控制部分的设计原理与方法。实验验证了该设计的可靠性与实用性,有效地解决了取电电路过于复杂的问题。     

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。     

基于330kV架空地线磁场感应耦合的巡检机器人电源研制

针对目前高压输电线路巡检机器人应用中的电源问题,提出采用架空地线磁场感应耦合的方式获取电能的方式,在对架空取电各种方式对比的基础上,计算了330 k V架空地线感应耦合取电损耗,对不同实际接地地线结构的安装分别进行了分析和论述,并对该技术的优势进行概述。最后介绍了电源系统的配置方案,经实际测试,效果良好。验证了架空地线磁场感应耦合取电的合理性和正确性。     

基于碳化硅器件的无线充电系统电源设计

碳化硅(SiC)器件耐高频高温、散热性能好、导通电阻小,应用于无线充电系统可有效提高无线充电系统的效率。文中首先对比了SiC材料与Si材料的特性,在此基础上研制了一套基于SiC器件的无线充电系统电源装置。该装置由整流模块和逆变模块构成,输入端接市电,且装置的整流模块具有功率因数校正功能。文中详细给出了整流模块的整流桥选型策略、滤波电路参数设计方法、Boost电路功率器件和无源元件设计原则及开关管控制电路设计方法,还给出了逆变模块的开关管选型策略、开关管驱动电路和开关管保护电路的设计方法。最后,实验结果验证了方案的有效性和可行性,输入侧实现了高功率因数,逆变电路开关管电压振荡得到抑制,实验样机的效率峰值可达98.2%。     

高压侧感应取能电源的研究

由于绝缘需要,高压监测设备的电源无法由低压侧直接供给,因此,研究经高压侧取能的供电技术十分必要,而电源供能的稳定性与长期性是对其性能提出的要求。以电流互感器电磁感应取能为基础,引入C8051F021单片机构建电源控制电路,从提高电源自适应能力的角度尝试解决上述问题。该电路的取能部分、过流保护部分及后备电源部分均能由单片机通过对采样点信号进行分析而得到有效控制,可分别解决一次电流宽范围变化下的可靠取能问题,即大电流下的过流保护问题,以及欠电流下的供能问题。这使供电电源能够有效应对不稳定的电流状况,具备长期、稳定供能的性能。模拟试验的测试数据证实该电源设计方案具有一定的可行性与有效性。     

晶闸管阀高位取能电路研究

由于晶闸管耐压等级高,在高压动态无功补偿装置中广泛使用,由晶闸管串联构成的晶闸管阀,是晶闸管控制电抗器(TCR)的核心器件,在高电压下晶闸管阀驱动电路以何种方式获取能量是高压动态无功补偿装置必须考虑的问题.为了增加晶闸管串联运行的可靠性,设计了一种电压电流取能电路,能够满足TCR在各触发角下均能取到能量,给驱动电路供电,实现晶闸管阀高位系统自供电.利用PSPICE软件建立各取能电路仿真模型,仿真结果表明:高位取能电路能够减少开关损耗,提高晶闸管运行效率,而且能向驱动电路提供电能,为晶闸管阀的驱动电路稳定供电提供了理论基础.     

高压电力线路相位无线检测仪的设计

为了检测高压电力线路不同相间的电压相位差,设计了一种根据法拉第电磁感应定律利用限幅电路实现电力线路电压相位信号采集的新检测仪,该检测仪由两个发送装置和一个接收装置组成,发送装置将采集的电压相位信号通过ASK调制电路调制后发送到接收装置,接收装置将接收到的两路电压相位信号解调后分别送到FP-GA,从而实现高压电力线路不同相间电压的相位差和相序的采集。实践证明,该方法使高压电力线路电压的相位差和相序的检测更为方便、安全。     

具有无线测温功能的带电换表控制器设计

为减少停电换表对用户产生的用电影响,提升供电可靠性和用户用电体验,设计了一种具有无线测温功能的带电换表控制装置。该装置由带电换表装置、感应取电设备以及无线测温模块3个部分组成。可在带电的情况下辅助更换用户的低压三相电表,平衡三相电路相序,并利用温度传感器以及无线收发器实现相应的无线测温功能。经过实验验证,带电换表控制装置的电流电压平均检测误差小于0.1%,所设计的感应取电模块在低压下也可以满足低功耗测温需求,能有效地解决电池有限容量引起的传感器短寿问题,同时设备经过验证满足国家安全标准。     

通信系统中二次电源电路的滤波与缓启

稳定可靠的电源,在低电压、高工作频率、大功耗等通信系统中至关重要。论述了在通信系统二次电源电路中DC/DC电源变换模块前置电路的滤波保护电路,以及采用集中供电方式中各个单板对输入电源的缓启电路。实测结果表明上述电路可以显著抑止电源纹波以及单板拔插时的浪涌电流,提高电源系统的稳定性,电路在通信系统中具有广泛的应用价值。     

超级电容器在晶闸管触发装置中的充放电研究

供电电源是脉冲功率系统晶闸管触发装置的关键组成部分.基于大功率晶闸管的触发要求,对触发电路进行了方案设计.系统采用了超级电容器作为供电电源来满足触发电路的供电电压要求.在此进行多次晶闸管触发实验,反复试验多组不同容量的超级电容器的充放电特性,选择容量合适的超级电容器作为晶闸管触发电路的触发电源.实验结果表明,晶闸管触发装置能够可靠触发,设计满足实验要求;选择5组超级电容器供电,满足触发时间要求.     

驻马店和信阳地区电网与河南主网解列事故分析

2000年12月8日19时41分,河南电网发生了驻马店,信阳受端电网与主网解列事故。事故的特点是,短路故障持续时间长,两解列后的小网功率缺额大,其频率,电压变化过程复杂。在低压解列及低频减载装置正确动作后,两小网保住了京广电铁负荷并维持住了孤网运行。文中分析了小网在大功率缺额下的频率,电压变化过程。     

全碳化硅大功率直流电源关键技术研究

碳化硅SiC(silicon carbide)功率器件的耐压、频率和损耗等特性均优于硅(Si)器件,然而SiC器件抗冲击能力差、电磁干扰大,且SiC器件对整个功率变换系统的贡献尚缺乏分析验证,因此,采用全SiC器件研制高性能的大功率直流电源具有一定挑战。首先针对SiC器件抗冲击能力差的问题,引入嵌入式保护策略,应对直流电源外部冲击扰动和短路故障。其次,针对电磁干扰大的问题,设计了电磁干扰滤波器抑制传导干扰。最后,比较全Si C电源和传统全Si电源,以实验研究的方式验证功率器件使用SiC器件的技术优势。对全SiC大功率直流电源的关键技术进行全面研究和实验验证,为SiC半导体器件在大功率电能变换中的应用提供了有益参考,并为其优异性能提供坚实依据。     

新型半桥串并联谐振高频感应加热封口机电源

采用串并联谐振负载电路,设计了一台高频感应加热封口机电源。分析了半桥串并联谐振逆变器的基本工作原理,介绍了高频电磁感应加热封口机电源的主电路结构和开关管的驱动保护,并给出了工程设计方法。该电磁感应加热封口机电源的工作频率为500kHz,输出功率为2kW,用于食品、药品等纸包装物品的非接触加热封口。实验结果表明,该电源可以提供可调的正弦波电压和电流,性能达到了设计要求。该电源已运行于工业现场。