一种电源互补式在线监测系统及方法与流程

本发明属于电源管理，尤其是一种电源互补式在线监测系统及方法。

背景技术：

1、随着智能电网的大力建设，高压输电线路运行状态的实时监控越来越受到重视。高压输电线的监控设备通常工作于超高电位和强磁环境下，由于直接暴露在野外，线路距离长且分布范围广，因此稳定可靠性更高的电源是实时监控设备安全稳定运行的基础。输电线路在线监测系统常见的供电方法主要有蓄电池供电、风能太阳能蓄电池组合供电、电场供电及磁场供电等。现有的供电方法中，采用电池供电不适合对供电功率要求较高的场合，且更换频繁，难以保证在线监测设备长期运行；太阳能蓄电池供电不适合在阳光不足的地区使用，且灰尘不易清洗，降低了取电效率；电场供电不适合为地下电缆监测设备供电，且由于供电功率较低，另外对于城市电缆监测的一些场景，受高楼大厦的遮挡，部分监测点位无法有效地进行太阳充电，影响的监测设备的稳定性运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种电源互补式在线监测系统及方法，采用多种电源互补的方式，结合太阳能、风能、高压感应取电对线路在线监测装置进行充电，后备电池利用锂电和超级电容，系统对各个充电电源功率的判断，寻找到最大功率点，提高充电效率，确认装置的供电充足。

2、本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

3、一种电源互补式在线监测系统，包括保护模块、切换模块、mppt模块、锂电池和超级电容、稳压模块、负载均衡管理模块和监测装置，其中保护模块、切换模块、mppt模块、锂电池和超级电容、稳压模块、负载均衡管理模块和监测装置依次连接，保护模块的输入端分别连接太阳能、风能、高压感应取电电源的主路；保护模块用于保护太阳能、风能、高压感应取电电源的主路的输电过程，切换模块用于实时监测太阳能、风能、高压感应取电电源的主路供电状态，并选取功率最大的一路电源给系统充电；mppt模块与切换模块用于对太阳能、风能、高压感应取电电源的主路进行功率追踪，实现最大功率充电；负载均衡管理模块，对电源进行实时采样，根据电源电量的高低调整负载的工作机制，选择不同的功能。

4、而且，所述切换模块包括功率模块p1、功率模块p2、功率模块p3、切换监测模块和输出模块，其中太阳能电源通过保护模块连接功率模块p1，风能电源通过保护模块连接功率模块p2，高压感应取电电源通过保护模块连接功率模块p3，功率模块p1、功率模块p2和功率模块p3分别连接切换监测模块，根据对比功率模块p1、功率模块p2和功率模块p3的功率选取功率最大的电源，切换监测模块连接输出模块。

5、而且，所述mppt模块定期主动调节pwm的占空比d，改变充电电源的输出电流，引起充电电源的输出电压变化，检测充电电源输出电压及输出电流，计算出充电电源的输出功率，根据最大功率点跟踪策略寻找最大功率点的位置。

6、而且，所述负载均衡管理模块包括电量采集模块、存贮模块、主控芯片和负载控制模块，其中锂电池和超级电容分别通过稳压模块连接电量采集模块，电量采集模块和存贮模块连接主控芯片，主控芯片连接负载控制模块，负载控制模块分别通过开关k1连接监测装置中的摄像机，通过开关k2连接微气象监测模块，通过开关k3连接导向温度监测模块。

7、一种电源互补式在线监测系统的监测方法，包括以下步骤：

8、步骤1、保护模块保护太阳能、风能、高压感应取电电源的主路的输电过程；

9、步骤2、切换模块实时监测经过保护模块的太阳能、风能、高压感应取电电源的主路供电状态，并选取功率最大的一路电源给锂电池和超级电容充电；

10、步骤3、mppt模块与切换模块用于对太阳能、风能、高压感应取电电源的主路进行功率追踪，实现最大功率充电；

11、步骤4、负载均衡管理模块，对锂电池和超级电容进行实时采样，根据锂电池和超级电容电量的高低调整负载的工作机制，选择不同的功能。

12、本发明的优点和积极效果是：

13、本发明采用多种电源互补的方式，结合太阳能、风能、高压感应取电对线路在线监测装置进行充电，后备电池利用锂电和超级电容，系统对各个充电电源功率的判断，寻找到最大功率点，提高充电效率，确认装置的供电充足。同时本发明通过超级电容进行深度放电，充分利用其储能的方法，同时利用超级电容的超长寿命特性，最大程度延长蓄电池使用寿命的电源管理方案，延长系统的使用寿命。本发明监测系统低功耗电源管理技术，根据系统电量，实时调整工作机制，确认装置在线运行。

技术特征：

1.一种电源互补式在线监测系统，其特征在于：包括保护模块、切换模块、mppt模块、锂电池和超级电容、稳压模块、负载均衡管理模块和监测装置，其中保护模块、切换模块、mppt模块、锂电池和超级电容、稳压模块、负载均衡管理模块和监测装置依次连接，保护模块的输入端分别连接太阳能、风能、高压感应取电电源的主路；保护模块用于保护太阳能、风能、高压感应取电电源的主路的输电过程，切换模块用于实时监测太阳能、风能、高压感应取电电源的主路供电状态，并选取功率最大的一路电源给系统充电；mppt模块与切换模块用于对太阳能、风能、高压感应取电电源的主路进行功率追踪，实现最大功率充电；负载均衡管理模块，对电源进行实时采样，根据电源电量的高低调整负载的工作机制，选择不同的功能。

2.根据权利要求1所述的一种电源互补式在线监测系统，其特征在于：所述切换模块包括功率模块p1、功率模块p2、功率模块p3、切换监测模块和输出模块，其中太阳能电源通过保护模块连接功率模块p1，风能电源通过保护模块连接功率模块p2，高压感应取电电源通过保护模块连接功率模块p3，功率模块p1、功率模块p2和功率模块p3分别连接切换监测模块，根据对比功率模块p1、功率模块p2和功率模块p3的功率选取功率最大的电源，切换监测模块连接输出模块。

3.根据权利要求1所述的一种电源互补式在线监测系统，其特征在于：所述mppt模块定期主动调节pwm的占空比d，改变充电电源的输出电流，引起充电电源的输出电压变化，检测充电电源输出电压及输出电流，计算出充电电源的输出功率，根据最大功率点跟踪策略寻找最大功率点的位置。

4.根据权利要求1所述的一种电源互补式在线监测系统，其特征在于：所述负载均衡管理模块包括电量采集模块、存贮模块、主控芯片和负载控制模块，其中锂电池和超级电容分别通过稳压模块连接电量采集模块，电量采集模块和存贮模块连接主控芯片，主控芯片连接负载控制模块，负载控制模块分别通过开关k1连接监测装置中的摄像机，通过开关k2连接微气象监测模块，通过开关k3连接导向温度监测模块。

5.一种如上述权利要求1至4任一项所述的电源互补式在线监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种电源互补式在线监测系统及方法，采用多种电源互补的方式，结合太阳能、风能、高压感应取电对线路在线监测装置进行充电，后备电池利用锂电和超级电容，系统对各个充电电源功率的判断，寻找到最大功率点，提高充电效率，确认装置的供电充足。同时本发明通过超级电容进行深度放电，充分利用其储能的方法，同时利用超级电容的超长寿命特性，最大程度延长蓄电池使用寿命的电源管理方案，延长系统的使用寿命。本发明监测系统低功耗电源管理技术，根据系统电量，实时调整工作机制，确认装置在线运行。

技术研发人员：苏鹏,路树森,许然然,宗红宝,史哲,郝泽琪,魏占朋,刘珮云,郑国,姜涛,李极烜,范春莹,何宇峰,王可坛,马子刚,刘洁苇,赵婷,秦景忠
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16