2016年9月26日，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)定于2016年~27日在安徽省合肥市舉行“2016年第五屆新能源發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新大會(huì)”(原“分布式發(fā)電和微電網(wǎng)技術(shù)會(huì)議”)，主題為“能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、儲(chǔ)能電站和微電網(wǎng)建設(shè)”。
電網(wǎng)開(kāi)封供電公司、電網(wǎng)鶴壁供電公司研究員秦福祥、孫麗雅在2016年第六期《電氣技術(shù)》雜志上寫(xiě)道，隨著智能電網(wǎng)工程的推進(jìn)，對(duì)供電的要求也在提高。
本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種小型化、大容量取電環(huán)，以滿足網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中設(shè)備所需的電源，實(shí)現(xiàn)取電環(huán)容量的在線監(jiān)控。
隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，智能監(jiān)控設(shè)備在配電網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，而配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的智能測(cè)控設(shè)備一般線安裝，這使得這些智能設(shè)備的供電問(wèn)題難以解決。
由于配電網(wǎng)中的一些監(jiān)控設(shè)備被懸掛在架空線上，如果這些設(shè)備被取決于PT如果供電，會(huì)帶來(lái)三個(gè)問(wèn)題。，成本更高，因?yàn)镻T相關(guān)絕緣設(shè)備的安裝價(jià)格和價(jià)格都很高。其次，安裝麻煩需要停電安裝，影響負(fù)荷供電的連續(xù)性和可靠性。此外，添加一個(gè)PT還會(huì)增加一個(gè)系統(tǒng)對(duì)地故障的隱患點(diǎn)，這也是供電部分非常關(guān)注的一個(gè)方面。
為此，我們研究了一種可以直接通過(guò)架空線取電的技術(shù)，即使用開(kāi)環(huán)感應(yīng)去電環(huán)從線路取電，直接用于監(jiān)控設(shè)備。
1電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指在電力系統(tǒng)監(jiān)控中使用新的監(jiān)控終端，通過(guò)短距離射頻通信和適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)程通信技術(shù)，不時(shí)獲取電力系統(tǒng)的電壓、電流、、電流、功率等各種信息，并通過(guò)短距離射頻通信和適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)程通信技術(shù)，將這些電力系統(tǒng)信息不時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心基于新型智能低功率傳感器和的通信技術(shù)。
近年來(lái)，隨著新型電子電壓和電流互感器的出現(xiàn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。目前，家電行業(yè)提出了智能家電的理念，相關(guān)產(chǎn)品得到了應(yīng)用和推廣。
同樣，在電力生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)管理領(lǐng)域也提出了智能輸配電設(shè)備的概念，一些物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品得到了廣泛應(yīng)用。例如，智能架空線路指示器和智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用就是這方面的一個(gè)例子。這些輕品的應(yīng)用也符合我國(guó)智能電網(wǎng)和柔性電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。
目前，國(guó)內(nèi)外智能配網(wǎng)中環(huán)網(wǎng)柜、分支箱等箱內(nèi)電源的取電方式主要有三種：PT電壓互感器，CT電流互感器和光伏太陽(yáng)能電池板。
1.1加裝PT供電方式
加裝PT供電方式是指在需要用電的監(jiān)控設(shè)備的安裝位置安裝用電監(jiān)控設(shè)備PT，有PT將10kV甚至更高的電壓轉(zhuǎn)換為220V或100V低壓交流電，監(jiān)控終端PT低壓輸出是一種用于電源工作的監(jiān)控設(shè)備電源模式。中等供電模式的供電容易保證，是目前輸電系統(tǒng)自動(dòng)化裝置中的主要供電模式。
但是這種供電方式有以下缺點(diǎn):，安裝PT需要特殊的支撐機(jī)構(gòu)和安裝空間，配電網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備的安裝往往安裝在現(xiàn)有的線路或配電設(shè)備上，難以保證支架的空間;第二，PT價(jià)格比較貴，有些監(jiān)控設(shè)備需要掛在架空線路上，需要考慮取電和輸電的絕緣設(shè)計(jì)，增加了成本，帶來(lái)了很多技術(shù)困難;第三，增加PT它還增加了系統(tǒng)接地故障的隱患，從而降低了系統(tǒng)電源的安全性能。綜合上述原因，采用PT配電網(wǎng)自動(dòng)化難以廣泛采用供電方式。
1.2電流互感器供電方式
電流互感器的供電方式是將電流互感器的二次側(cè)改為半開(kāi)路狀態(tài)，在其斷口連接濾波器電路，將輸出能量作為監(jiān)控終端的工作電源。當(dāng)這種供電方式的優(yōu)點(diǎn)是不需要安裝特殊的安裝機(jī)構(gòu)時(shí)，占用的空間尺寸很小。如果線路在架空線路上，可以將監(jiān)控設(shè)備和電流互感器集成安裝在一個(gè)線路上。
然而，當(dāng)電流互感器通電時(shí)，它是基于線路電流的感應(yīng)。由于線路一次側(cè)電流變化范圍大，電流互感器輸出不穩(wěn)定;當(dāng)線路電流很小時(shí)，輸出功率很小，可能不足以監(jiān)控終端的位置;當(dāng)線路電流特別大時(shí)，電流互感器容易飽和，導(dǎo)致電流互感器燃燒。因此，在線路電流變化較大的情況下，如何穩(wěn)定可靠地供電是電流互感器供電模式中難以解決的問(wèn)題。
1.3光伏太陽(yáng)能電池板供電方式
太陽(yáng)能電池板是一種直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的電源設(shè)備。它是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的供電形式。這種形式廣泛應(yīng)用于偏遠(yuǎn)山區(qū)或這些獨(dú)立的監(jiān)測(cè)設(shè)備的供電。這種供電方式清潔無(wú)污染，不考慮電壓互感器的絕緣。
然而，這種供電方式只能在白天供電，太陽(yáng)能電池板的供電受天氣影響很大。南方的一些山區(qū)經(jīng)常長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)下雨。如果這些地區(qū)的監(jiān)測(cè)終端僅僅使用太陽(yáng)能電池板供電，它們通常會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有太陽(yáng)而停止工作。
2感應(yīng)取電環(huán)
2.1開(kāi)環(huán)系統(tǒng)
作者開(kāi)發(fā)的感應(yīng)取電環(huán)是一種開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免了以往的情況CT取電效率低，易飽和的缺陷;開(kāi)環(huán)是指閉合磁路不用于結(jié)構(gòu)，哈弗結(jié)構(gòu)的兩個(gè)半磁芯截面不直接接觸，四個(gè)厚度為0.25mm將膠片粘貼在四個(gè)截面上，隔斷磁芯接觸，兩個(gè)半磁芯之間有一個(gè)mm從而形成開(kāi)環(huán)的取電結(jié)構(gòu)。
優(yōu)勢(shì)：1)削弱了普通CT傳感器的渦流現(xiàn)象解決了取電現(xiàn)象CT互感器發(fā)熱問(wèn)題;
2)磁芯截面用四個(gè)特殊的薄膜密封，以隔離空氣和水。傳統(tǒng)傳感器因截面生銹而產(chǎn)生的取電能力不會(huì)降低甚至無(wú)法取電;3)傳統(tǒng)CT如果有了傳感器1mm呼吸，根本不可能獲得能量本項(xiàng)目通過(guò)研究MTTP技術(shù)，提高了整個(gè)電路的輸出功率。
2.2MTTP技術(shù)
MTTP技術(shù)是一種算法。根據(jù)負(fù)載的情況，電纜在運(yùn)行過(guò)程中的電流會(huì)大范圍波動(dòng)。MTTP該算法可以跟蹤電纜電流的變化，以找到佳功率點(diǎn)。該算法是一種恒壓跟蹤方法。從下圖可以看出，當(dāng)一次側(cè)電流變化時(shí)，輸出功率，以確保輸出電壓恒定MTTP算法可以限度地保證取電功率，提高一次電流的能量傳遞效率。
2.33簡(jiǎn)述感應(yīng)電環(huán)的原理
取電環(huán)采用開(kāi)環(huán)感應(yīng)取電技術(shù)，將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電能，然后通過(guò)整流濾波電路將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，MTTP(功率跟蹤)控制電路使電路在功率點(diǎn)自動(dòng)工作，使整個(gè)電路始終在佳效率點(diǎn)工作，后通過(guò)穩(wěn)壓電路輸出穩(wěn)定電壓。
其特點(diǎn)是高壓傳感器無(wú)渦流，無(wú)發(fā)熱，不影響電纜體的運(yùn)行，MTTP控制電路使電路始終在佳功率點(diǎn)工作，這與傳統(tǒng)電路相比CT取電效率為8-10倍。
2.4監(jiān)測(cè)電環(huán)的工作狀態(tài)
電流監(jiān)測(cè)模塊和無(wú)線發(fā)射模塊安裝在取電環(huán)內(nèi)。結(jié)合配電網(wǎng)實(shí)施的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，可以實(shí)現(xiàn)取電環(huán)電
