一种架空线路感应取电方法、系统、设备及存储介质

1.本发明属于电力系统领域，涉及一种架空线路感应取电方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着智能电网的快速发展，电力系统对供电可靠性、高效性和安全性的要求更加严格。为了保障输配电安全可靠，对架空线路的参数和状态进行监测十分必要。安装在架空线路上的检测和诊断装置可有效检测线路的实时温度、湿度、周围风速、负载条件、线路状况、绝缘体退化、附近干扰等参数，从而判断线路的运行状态，这可以帮助工作人员及时排查出架空线路的潜在隐患并尽早处理，从而有效降低由于架空线路发生事故而引起的经济等各方面的损失，保障了电力系统的安全高效可靠运行。
3.在早期，一些传统的电力系统检测和诊断系统是在停电状态下进行的，这大大降低了电力系统的供电可靠性，并且很难在两次检测试验时间间隔之间发现发展的线路缺陷。随着科技的进步发展，可在带电状态下运行的在线监测装置被广泛应用于架空线路上，弥补了传统的离线检测试验的不足之处。这些在线监测装置在降低维护和可操作性成本方面具有优势，但需要单独的电源以确保持续运行，市场上的架空线路监测设备电压一般为2-5v，功率额定值为1w-10w。一些在线监测装置采用蓄电池进行供电，但蓄电池容量有限且运行时间短，必须在电池寿命结束之前更换装置的电池才能正常运行，这大大提高了装置的维护成本和工作人员的工作量。除此之外，一些在线监测装置的供电是利用架空线路附近能量转换为电能来实现的，架空线路附近有许多潜在能源，比如太阳能、风能等，但太阳能和风能受环境和天气条件的影响较大，其可靠性和功率密度较低，供电能力较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种架空线路感应取电方法、系统、设备及存储介质，可对架空线路的在线监测装置实现稳定可靠供电。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种架空线路感应取电方法，包括以下步骤：
7.s1，收集架空线路的磁场能量并转化为交流电压；
8.s2，对交流电压进行整流；
9.s3，对整流后的电压进行滤波；
10.s4，滤波后的电压通过降压储能电路进行降压和储能后，向架空线路上的在线监测装置输出电压。
11.优选的，采用环形取电线圈收集架空线路的磁场能量。
12.进一步，环形取电线圈开有0.1mm～0.2mm的间隙。
13.优选的，整流电路采用单相桥式不可控整流电路。
14.优选的，滤波电路采用5阶π型rc滤波电路。
15.优选的，当交流电压值高于设定值时，降压储能电路中的储能电容充电；当交流电压值低于设定值时，降压储能电路中的储能电容放电。
16.优选的，滤波后的电压通过降压储能电路进行降压和储能后，向架空线路上的在线监测装置3.3v直流电压。
17.一种架空线路感应取电系统，包括：
18.取电模块，用于收集架空线路的磁场能量并转化为交流电压；
19.整流模块，用于对交流电压进行整流；
20.滤波模块，用于对整流后的电压进行滤波；
21.降压储能模块，用于滤波后的电压通过降压储能电路进行降压和储能。
22.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任意一项所述架空线路感应取电方法的步骤。
23.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述架空线路感应取电方法的步骤。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.本发明通过整流电路、滤波电路和降压储能电路可稳定输出所需的直流电压，可对架空线路上的在线监测装置实现可靠稳定的供电，成本低效果好。利用架空线路上的磁场能量来进行感应取电，大大降低了使用蓄电池供电时带来的维护成本和工作量，装置安装简易，且不会影响架空线路的原有结构。
26.进一步，环形取电线圈开有间隙，可有效解决磁感应取电出现的磁饱和问题，可最大程度利用架空线路附近的磁场能量，功率密度较高。
附图说明
27.图1为本发明的基于磁场的架空线路感应取电的整体框架示意图；
28.图2为本发明的从架空线路附近磁场感应电压的原理示意图；
29.图3为本发明的对感应电压进行整流的原理示意图；
30.图4为本发明的对整流输出电压进行滤波的原理示意图；
31.图5为本发明的对滤波输出电压进行降压储能的原理示意图；
32.图6为本发明的架空线路中的应用示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
36.如图1所示，为本发明所述的基于磁场的架空线路感应取电方法，包括以下步骤：
37.s1，使用环形取电线圈收集架空线路附近磁场能量并转化为交流电压；
38.s2，对交流电压进行整流；
39.s3，对整流输出电压进行滤波；
40.s4，对滤波后的电压进行降压和储能，给架空线路上的在线监测装置进行提供3.3v直流电压。
41.如图2所示，为架空线路附近磁场感应电压的原理示意图。环形取电线圈使用横截面为正方形的磁芯，磁芯材料为波莫合金，铜线均匀缠绕在磁芯的一个半圆上，磁芯在两个半圆处开有宽度为0.1mm～0.2mm的间隙，本实施例的间隙宽度为0.1mm，可有效降低磁芯发生磁饱和，也使环形取电线圈的安装更加方便简单。使用时，将环形取电线圈悬挂于架空线路上，架空线路上的时变电流产生交变磁场，交变磁场在环形磁芯环形取电线圈感应出频率为50hz的交流电压。
42.铜线缠绕在磁芯的半圆上，磁芯两个半圆处的间隙来保证磁芯工作在线性工作区。当架空线路穿过磁芯的中心时，架空线的交变电流i1产生交变磁场，环形取电线圈在该交变磁场中产生感应电压。
43.如表1所示，为环形取电线圈的各部分参数尺寸。
44.表1环形取电线圈的各部分参数尺寸
[0045][0046][0047]
如图3所示，为感应电压进行整流的原理示意图。整流电路采用单相桥式不可控整流电路。环形取电线圈输出的感应交流电压作为整流电路的输入，输出直流电压。
[0048]
如图4所示，为整流输出电压进行滤波的原理示意图。滤波电路使用5阶π型rc滤波电路。整流电路输出的直流电压作为滤波电路的输入，进一步实现稳压滤波。
[0049]
如图5所示，为滤波输出电压进行降压储能的原理示意图。储能充电电路使用ltc3355芯片，该芯片包含一个非同步恒频电流模式单片式1a降压开关稳压器，以从高达20v的输入电源提供2.7v至5v的稳定输出电压，从而输出3.3v的直流电压。该电路在提供负载电流的同时，也给超级电容器充电，当输入电压低于阈值时使用超级电容器储存的能量提供连续的备用电源。
[0050]
如图6所示，为基于磁场的架空线路感应取电方法在架空线路上的应用示意图。方
法操作时，环形取电线圈被悬挂在架空线路上，从架空线路附近磁场感应交流电压。整流电路将感应交流电压整流成直流电压。滤波电路进一步对整流输出的直流电压滤波。降压储能电路将直流电压降低为3.3v的直流电压稳定输出，为架空线路上的在线监测装置进行供电。
[0051]
下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于装置实施例中未纰漏的细节，请参照本发明方法实施例。
[0052]
本发明再一个实施例中，提供了一种架空线路感应取电系统，该架空线路感应取电系统可以用于实现上述架空线路感应取电方法，具体的，该架空线路感应取电包括取电模块、整流模块、滤波模块以及降压储能模块。
[0053]
其中，取电模块用于收集架空线路的磁场能量并转化为交流电压；整流模块用于对交流电压进行整流；滤波模块用于对整流后的电压进行滤波；降压储能模块用于滤波后的电压通过降压储能电路进行降压和储能。
[0054]
本发明再一个实施例中，提供了一种终端设备，该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于架空线路感应取电方法的操作，包括：s1，收集架空线路的磁场能量并转化为交流电压；s2，对交流电压进行整流；s3，对整流后的电压进行滤波；s4，滤波后的电压通过降压储能电路进行降压和储能后，向架空线路上的在线监测装置输出电压。
[0055]
再一个实施例中，本发明还提供了一种计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0056]
可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关架空线路感应取电方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行如下步骤：s1，收集架空线路的磁场能量并转化为交流电压；s2，对交流电压进行整流；s3，对整流后的电压进行滤波；s4，滤波后的电压通过降压储能电路进行降压和储能后，向架空线路上的在线监测装置输出电压。
[0057]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实
施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0058]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0059]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0060]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0061]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0062]
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。