基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理系统及方法与流程

本发明属于电工技术领域，尤其涉及一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理系统及方法。

背景技术：

输电线路分布广泛，环境条件复杂，故障难以及时发现和排查。随着智能电网的发展，输电线路在线监测系统的应用越来越广泛，而输电线路分布式山火监测系统就是其中典型的一种。输电线路分布式山火监测系统能够及时发现并预警输电线路附近发生的山火，对护线员及时扑灭山火，减少线路的跳闸率具有重要意义。目前，输电线路分布式山火监测装置常见的供电方式为太阳能+蓄电池的供电方式。利用太阳能电板实现光电转换，将太阳能转换为电能，然后结合蓄电池，对负载进行供电。与单独的太阳能电板或蓄电池相比，此种方法解决了阴雨天供电不足及给蓄电池频繁充电的问题，供电可靠性得到了很大提高。由于山火发生的不确定性高，分布式山火监测装置需要不断巡航，连续监视输电线路附近的山火情况，需要源源不断的电功率供应，而太阳能+蓄电池的供电模式受天气影响大(特别是连续的阴天)，提供的电能有限，无法满足分布式山火监测装置连续巡航的要求，从而严重影响了山火监测的稳定性和可靠性。

技术实现要素：

为了解决目前分布式山火监测装置能量受天气影响大、供电能量有限，无法满足连续巡航监视的技术问题，本发明提供能够适应不同工况的一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理系统及方法。

一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理系统，包括高压取电模块、蓄电池模块、充放电控制模块和山火监测模块，所述的高压取电模块、蓄电池模块和山火监测模块均分别与充放电控制模块相连，充放电控制模块通过检测高压取电模块和山火监测模块的工作状态来控制高压取电模块和蓄电池模块的能量流向。

所述的一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理系统，所述的高压取电模块包括铁芯互感模块、防冲击模块、整流模块、滤波模块和稳压模块，所述的铁芯互感模块与架空地线相连，并通过电磁感应来抽取架空地线上的电能，以输出感应电能，铁芯互感模块与防冲击模块相连接，防冲击模块包括多级防雷防短路冲击电路，并与整流模块相连接，整流模块将感应交流电转换为直流电，并与滤波模块相连，滤波模块与稳压模块相连，稳压模块输出稳定的电压至充放电控制模块。

一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理方法，采用所述的系统，包括以下四种模式：

模式①，高压取电模块直接为山火监测模块供能模式；

模式②，高压取电模块为山火监测模块和蓄电池供能模式；

模式③，高压取电模块和蓄电池模块共同为山火监测模块供能模式；

模式④，蓄电池模块单独为山火监测模块供能模式。

所述的一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理方法，所述的模式由充放电控制模块控制实现，若w₁＝w₂，工作在模式①；若w₁>w₂，工作在模式②；若w₁<w₂，工作在模式③；若w₁<ε，工作在模式④；其中，w₁为高压取电模块的输出功率，w₂为山火监测模块工作功率，ε为接近于0的正数。ε一般取0.1-0.01。

所述的一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理方法，所述的模式①中，山火监测模块为进行红外巡航且此时工作功率为w₂₁，高压取电模块的输出功率w₁通过以下公式计算：

$\left|\frac{w_1-w_{21}}{w_{21}}\right|\&le;\mathrm{\&gamma;}$

其中，γ为允许的波动系数。

所述的一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理方法，所述的模式②中，山火监测模块为处于休眠且此时工作功率为w₂₀，蓄电池的充电功率w₃₁为：

w₃₁＝w₁-w₂₀。

所述的一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理方法，所述的模式③中，山火监测模块为报警或被远程操控且此时工作功率为w₂₂，蓄电池的放电功率w₃₂为：

w₃₂＝w₂₂-w₁。

所述的一种基于高压取电的输电线路分布式山火监测装置供电管理方法，所述的模式④中，高压取电模块输出功率为0即线路停电，此时蓄电池的放电功率即为山火监测模块的功率，山火监测模块自动巡航的时间间隔Δt为：

Δt＝β/SOC

式中，β为延长控制系数；SOC为蓄电池的荷电状态，蓄电池的SOC越小，山火监测模块的自动巡航时间间隔越大。

本发明的技术效果在于，对高压取电模块的输出功率与山火监测模块进行红外巡航时的功率进行了匹配设计，高压取电模块的输出功率可满足山火监测模块进行不间断的红外巡航，解决了采用“太阳能+蓄电池”供电模式的分布式山火监测装置受天气影响大、供电能量有限，无法进行连续巡航监视的瓶颈，大大提高了分布式山火监测装置的稳定性和可靠性。

下面对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实施例利用架空地线上的感应电流，通过电流互感器获取较大功率的电能，或利用架空地线上的感应电压，通过电压互感器获取较大功率的电能，再结合蓄电池，为输电线路分布式山火监测装置提供源源不断的电能，以满足山火监测装置连续巡航的要求。所述的供电系统包括高压取电模块、蓄电池模块、充放电控制模块和山火监测模块，高压取电模块又包括铁芯互感模块、防冲击模块、整流模块、滤波模块和稳压模块。

架空地线与铁芯互感模块相连，铁芯的体积与获取的功率有关，所述铁芯互感模块的输出功率与山火监测模块中红外监测模块进行功率匹配设计，铁芯互感模块的输出与防冲击模块相连；所述的防冲击模块由多级防护电路组成，可以防止后续电路受到雷击或短路冲击，防冲击模块的输出与整流模块相连；整流模块的输出与滤波模块相连；滤波模块的输出与稳压模块相连；稳压模块的输出与充放电控制模块相连，蓄电池也与充放电控制模块相连，充放电控制模块的输出与山火监测模块相连。所述充放电控制模块通过检测高压取电模块和山火监测模块的工作状态来控制高压取电模块和蓄电池模块的能量流向。

设正常负荷水平下高压取电模块稳定的输出功率为w₁，山火监测模块休眠时的功率为w₂₀，山火监测模块进行红外巡航时的功率为w₂₁，山火监测模块全功能启动时的功率为w₂₂，蓄电池的放电功率为w₃₂。根据山火监测模块工作模式的不同，所述的供电系统可工作在以下几种模式：

①高压取电模块直接为山火监测模块供能。山火监测模块的功率为w₂₁时，即山火监测模块在红外巡航时工作在此模式。高压取电模块的输出功率w₁需与山火监测模块进行红外巡航时的功率w₂₁进行匹配设计：

$\left|\frac{w_1-w_{21}}{w_{21}}\right|\&le;\mathrm{\&gamma;}$

式中，γ为允许的波动系数，差额功率波纹由蓄电池平衡。

②高压取电模块为山火监测模块和蓄电池供能。山火监测模块的功率为w₂₀时，即山火监测模块处于休眠时工作在此模式。蓄电池的充电功率为：

w₃₁＝w₁-w₂₀

③高压取电模块和蓄电池模块共同为山火监测模块供能。山火监测模块的功率为w₂₂时，即山火监测模块在报警或被远程操控时工作在此模式。蓄电池的放电功率为：

w₃₂＝w₂₂-w₁

④蓄电池模块单独为山火监测模块供能。当高压取电模块输出功率为0时，即线路停电时工作在此模式。此时蓄电池的放电功率即为山火监测模块的功率，为了延长系统的工作时间，可自适应调大山火监测模块自动巡航的时间间隔Δt：

Δt＝β/SOC

式中，β为延长控制系数；SOC为蓄电池的荷电状态。蓄电池的SOC越小，山火监测模块的自动巡航时间间隔越大。

以上所述工作模式由充放电控制模块控制实现：

若w₁＝w₂，工作在模式①；若w₁>w₂，工作在模式②；若w₁<w₂，工作在模式③；若w₁<ε，工作在模式④；其中w₂为山火监测模块功率，ε为接近于0的正数。