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1、输电线路在线监测装置供电电源的设计,,,毋金涛盛戈睐曾奕江秀臣,(上海交通大学电气工程系上海200240),〔摘要〕介绍一种直接应用于架空输电线路在线监测装置供电电源的设计方案通过一个特制的带气隙的取能线圈,直接从高。,压导线获得电能并且在电源模块部分加上锉离子电池组管理策略解决了由于高压一侧母线电流小。,而无法获得足够电能的问题在电源信号调理部分采用泄放电路并各种保护电路保证,。了电源模块的正常稳定工作并对后续电路起到保护作用试验证明了该设计方案的有效性关键词取能线圈气隙磁阻保护电路在线监测电池管理策略O引言高压架空输
2、电线路在线监测中一些需要监测的重要状态量(如导线温度以及导线接头温度等数据采集单,元)安装在高压侧采集装置电子电路的电源获取是监汇K了DC测系统实用化必须解决的一个关键问题。一些学者和,开发人员提出了多种供电方式如利用太阳能加上锉电池来供电川、激光供电川、微波供电、利用特制TA在线取能川等,其中利用特制的TA在线取能给高压图1在线感应限能电源系统的基本框圈,,侧电子电路供电由;于高压侧电子电路及光电器件功来满足这种需求当一次侧电流较大感应出的电耗极少,不会对电网的电能质量产生影响,其本身即能大大超过后端采集系统的需要时,
3、可通过电压取可认为是一台隔离设备,是最具有发展前景的供电方样和保护电路来保证后端采集系统的安全运行,通式,但是此供电方式也存在一些需要解决的问题,包过电池组充电管理来给锉离子电池组充电储能,以:(,。括1)如何在一次侧电流I较大的变化范围内(l%一便在感应取电电能不足时使用当一次侧发生短路,,,120%I)电源部分能够给电子线路部分提供稳定的故障时暂态电流可能达到数十千安会在感应线圈,。,电压这是目前急需解决的问题(2)取能方式的稳定中产生冲击电流但在经过前端冲击保护电路以及性问题。(3)取能铁心线圈的饱和问题川。针对这
4、些问后续电路的多重保护后,完全可以将输人到DC/DC,,题本文提出一种应用于高压测量系统中的电源解决模块的电压值嵌位到允许电压75V以内保护了后方案,在取能线圈上采取增加气隙、引入气隙磁组的端电子电路的安全。川,方法避免了取能铁心线圈在一次侧电流较大时的饱和问题,使得后端电路明显简化,提高了可靠性。并2特制TA的结构参数设计,且在在线取能电源中增加了铿离子电池组使得其供,比较各种磁性材料的应用场合和各种性能指标,h内没有,电更加可靠在一天24任何死区使得该电。,最终我们选择了日本生产的硅钢片H这种材料初始。源模块得到了广
5、泛的应用,;磁导率高能够尽量降低启动电流饱和磁感应强度值大,能够保证铁心在一次侧电流较大的情况下不饱1在线感应取能电源系统的工作原理,。;和损耗小提高了铁心能量传递的效率川符合在在线感应取能电源系统的基本框图如图1所示。线取能的基本要求。,由于一次侧电流变化范围较大在正常的电流选择通过增加铁心气隙来减小整个磁路的磁阻和,,变化60~IOOOA范围内特制的TA直接从一次侧选择高性能的铁心材料后在满足后端电路所需功率,、。感应出交流电压经过前端冲击保护电路整流滤的前提下尽量使得铁心体积和重量减小所选定的硅,,,波电路后输出6
6、~75V直流电为后端系统提供足钢片铁心内径d~5mm外径D一95mm高度h~.。,2,,,够的能量当一次侧电流较小感应出的电能不能0mm饱和磁感应强度B一185T则平均磁路长度,d+D满足后端采集系统的需要时运用电池组供电管理七235.6mm,若铁心气隙长度取占一2,产,.,:一一1则增加气隙后的铁心等效相对磁导率七2356收稿日期20081028~。,(1一,,毋金涛981)硕士研究生主要从事在线监洲设备的电源磁导率大大降低此时使铁心饱和的励磁电流值.、,,及监测系统的研究。几_、14367A电流有效值为1016A表明
7、采用这种电工技术}2009!2期}3,。,结构后导线电流在1016A以内铁心都不会饱和而这个实验平台最大能提供Z00A的电流但当电,,。110kV架空线电流一般不会超过100A这就避免了流较大时其持续的时间不能过长,采用复杂的磁通控制电路使后端电路设计大大简化。,,口实际上为了便于固定气隙我们在2个C形铁TA心中间垫了0.smm的,润压.升流.2片厚度为非磁性材料由于其徽拟缝路,,自相对磁导率约为1故其效果与空气隙相同如图2所。示取能钱.圈3试脸平台示意圈3.2侧试结果与分析,首先要考虑启动电流时要有足够的功率实验表,,
8、,明取能线圈的输出功率与负载有关当I为43A左,:Z右时取能线圈翰出功率尸的最大值出现在负载R,,。=350n左右功率可达122mw如图4口2取能铁心实物.l一一仁l!犯,,I一4OA’在空载情况下当导线电流有效值120,,110时为使二次侧线圈感应出有效值为gV电压则渗、心日的钧助:有/I..一Z444:.,人44
