输变电线路在线监测设备供电电源的设计分析

张志伟

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1 目前输变电线路中监测设备的主要供电电源方式

现阶段，电力行业持续快速发展，电力系统向着高电压、大容量的方向发展，电力服务质量随着客户需求也在不断提升。因此，在输变电线路中，往往借助在线监测设备应用，对于电网线路运行状态和故障问题进行监测，及时发现问题，采取措施处理，减少电网故障发生。在线路在线监测系统中，相关的在线监测设备一般需要安装在高压现场，而受地理因素影响，高压电路在线监测设备电源一般低压端难以供给，而随着目前高压电路的不断增多，加强高压端的在线设备电源供应显得更为紧迫。在目前的输变电线路在线监测设备应用中，采用较多的供电方式包括太阳能板供电、母线供电、电流互感器供电以及激光供电。

1.1 太阳能板供电

太阳能板在有阳光照射的时候，能够一边进行太阳能蓄电，一边进行负载供电，在没有光照的情况下，太阳能板也可以对负载实施供电，这种供电方式受到太阳能板的输出功率以及太阳能板面积影响，因为要实现长效供电，因此太阳能板往往设计的比较大，给安装带来一定的麻烦，还会受到气候因素的较大影响，尤其是在多雨的南方地区不适用。

1.2 激光供电

这种供电方式主要是在低压端采用大功率激光发生器进行发光处理，借助光纤将光能传输到高压端位置，高压端的光电池可以将接收到的光能转化为电能，实现供电作用。使用这种供电方式往往需要考虑滴露条件因素，因为在一些山区和森林地带，往往会因为设备的复杂性提升，造成能量的转换中会存在更大的能量损失，造成转换效率和功率降低，因此，这些供电方式对于一些野外架空线路并不实用。

1.3 母线供电

在高压母线周边有很多径向分布的交变电场，借助环周空间分布，采取电容分压的方式能够有效截获电能，但是使用这种供电方式往往要对绝缘性、密封性等进行考虑，需要评估周围环境影响是否达到一定水平，因此，这种供电方式也无法实现广泛使用。

1.4 电流互感器供电

这是一种比较新型的供电方式。如从母线上采用电流互感器取能，可以借助母线外套磁导体电磁感应作用得到能量。因为母线中电流变化较大，在利用电流互感器取能的过程中需要注意在一次电流较低的情况下，就无法获取足够的能量，互感器中留有取能死区，而在一次电流过大的情况下，又会导致高压脉冲对副边各器件带来干扰以及损伤。针对这两种情况，相关学者做了系列研究，但是都难以有效解决取能死区问题，因此，本文重点针对低电流状况下的取能以及过流保护问题。

2 输变电线路在线监测设备供电电源的设计的有效对策

在电流互感器的取能中借助电流感应器感应取能方式进行取能，其主要取能原理是：

2.1 电流互感器中过流保护和功率调整电路

过电流保护是当电流超过预定最大值时，使保护装置动作的一种保护方式。当流过被保护原件中的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，使断路器跳闸或给出报警信号。在互感器的输出位置一般不会进行电路开路，且输出位置负载的功率也不是一直不变的，是由变化的。如果传感器的输出端口发生断开，此时的二次测电压就会快速增长，严重危及互感器的安全使用，导致互感器的烧毁和爆炸现象发生，所以，在互感器接入压控电阻的情况下，互感器输出功率计算公式如下：

在互感器的负载负荷降低时，电压就会增长，二挡负荷增加时，电压就会降低。在一次侧电压出现短路故障时，会导致瞬间电流急剧变大。二次侧电压会出现高压尖脉冲现象，此时可以在二次侧添加双向瞬态电压抑制器，对于线路中过多的电能进行有效吸收，确保电流正常。

2.2 锂电池放电原理

电流互感器与母线的关系密切，在母线停电的情况下，往往电流会变小，造成互感器的供电功率不够，不能维持相关在线监测设备的正常使用，因此，采用锂电池进行备用，在出现停电和故障情况下，为电路提供备用电源，因为锂电池自身具有很好的充电和放电功效，因此适用于这种线路供电备用场景。因为锂电池自身的容量以及寿命影响因素，要想确保锂电池在在线监测设备供电中的有效作用发挥，必须要做好电池的检查和电压检测工作，及时补充点亮，提升锂电池的回收利用率。

在使用锂电池进行供电备用的情况下，往往会采用双锂电池进行轮流供电，防止电池出现问题。这种双锂电池的交替使用能够有效提升电池的使用效率，减少放电次数，还能有效延长电池使用寿命。

3 结语

在输变电线路在线监测设备供电电源的设计中，应用电流互感器进行取能，能够发挥较好的供电效果，需要在使用这种供电方式的过程中，进一步优化系统设计，做好相关的保护和调整措施，优化设计和备用方案，切实提升输变电线路在线监测设备供电电源稳定性。