一种110kV高压线路无线供能系统用大功率在线取能装置功率波动抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大功率感应取能装置功率波动抑制方法，特别是IlOkV高压线路无线供能系统用在线取能装置功率波动抑制方法。
【背景技术】
[0002]随着工业化发展的不断深入，工业用电需求量也随之急剧增加。高压输电线路是承担着越来越重的历史使命，并肩负起东西部协调经济发展纽带的责任。但由于高压输电线路杆塔间跨度长，运行环境多在野外、郊区等偏远地区，易收到大风、雨雪、雾霾等恶劣天气的影响，存在风偏舞动、过温、覆冰、雷电高压、污秽、杆塔倾斜、鸟害等各种各样的危害，更严重的将会导致输电网络的瘫痪。所以对线路的实时在线无人监测是一种必要的防御监测手段。而监测设备的电源供给问题多采用这样几种方式:(I)采用电容分压式原理；(2)采用激光供电方式，从低电位侧发射高能量激光，传输给处于高压侧的光接收设备，将光能转换为电能；(3)采用光伏、风能并结合蓄电池的新能源发电供给方式；(4)结合高压线路感应取能技术与无线电能传输技术于一体的新型供电系统。
[0003]其中，对于方式(4)，系统包括套接在高压线路上的感应取能装置、无线输电装置等设备，感应取能装置直接安装于高压线路上，利用电磁感应原理，将线路圆周上变化的磁场转化为电能，直接作为高压线路在线监测设备无线供电系统的初始电能，并通过无线输电装置将能量传递给绝缘距离之外的在线监测设备供电。感应取能装置由两个半圆铁芯以及绕制在其中一个半圆铁芯上的二次侧绕组构成，两个半圆铁芯之间的存在气隙。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提出一种IlOkV高压线路无线供能系统用大功率在线取能装置功率波动抑制方法，当高压线路实时电流在0.5?I倍的设计工作电流之间波动时，确保取能装置输出功率满足负载功率要求。
[0005]技术方案:一种IlOkV高压线路无线供能系统用大功率在线取能装置功率波动抑制方法，感应取能装置的变量参数为铁芯气隙大小和二次侧绕组匝数，包括如下步骤:
[0006]步骤(I)，结合无线传能系统传输特性以及负载所需充电功率范围，根据IlOkV高压线路绝缘距离计算得到感应取能装置所需的输出功率范围为[P1, P2];
[0007]步骤(2)，若高压线路设定的正常传输电流大小为I，当高压线路中实时电流^处于0.51 < I范围内波动时，通过设计感应取能装置的铁芯气隙δ，使感应取能装置输出功率在I1= 0.51时的最大值大于等于所述P1;其中，当铁芯气隙δ取不同值时，感应取能装置的输出功率分别均为最大时，对应不同铁芯气隙δ感应取能装置有相同的二次侧绕组匝数Nsl，且感应取能装置输出功率最大值与铁芯气隙δ成反比关系；
[0008]步骤(3)，根据所述步骤⑵设计的铁芯气隙δ大小，当高压线路中实时电流1撕大小等于所述I时，确定感应取能装置输出功率等于所述P1时所对应的二次侧匝数为N s2，并且满足ns2>ns1;
[0009]步骤⑷，通过罗氏线圈采集高压线路中的实时电流I1，所述罗氏线圈输出的瞬态电压信号经数字积分器转化为稳态信号后作为采样值；将高压线路中的实时电流I1等于所述I值时的采样值作为设定值；
[0010]步骤(5)，实时比较所述采样值与设定值的大小，当所述采样值小于设定值时，控制感应取能装置接入的二次侧线圈匝数为Nsl，否则控制感应取能装置接入的二次侧线圈匝数为Ns2。
[0011]有益效果:本发明通过对感应取能装置输出功率进行分析，发现若感应取能装置其他参数固定的情况下有如下规律:当铁芯气隙δ取不同值时，感应取能装置的输出功率分别均为最大时，对应不同铁芯气隙S感应取能装置有相同的二次侧绕组匝数Nsl，且感应取能装置输出功率最大值与铁芯气隙S成反比关系。本发明的一种IlOkV高压线路无线供能系统用大功率感应取能装置功率波动抑制方法，利用上述规律，将铁芯气隙与二次侧绕组匝数配合来达到抑制感应取能装置的输出功率波动，既能在高压线路电流较小时提高感应取能装置输出功率，又能在高压线路电流很大时适当泄放其取能功率，从而大大减小感应取能装置由于高压线路电流变化而导致输出功率急剧变化而对负载的冲击影响，达到了在高压线路电流宽范围波动情况下维持输出功率较为稳定的目的，当高压线路实时电流在0.5?I倍的设计工作电流之间波动时，确保了取能装置输出功率满足负载功率要求。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的原理示意图；
[0013]图2是本发明方法中的感应取能装置的功率曲线图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0015]如图1所示，IlOkV高压线路无线供能系统用大功率在线取能装置功率波动抑制方法基于的硬件设备包括:安装在IlOkV高压线路上的感应取能装置，Rogowski线圈(罗氏线圈)、数字积分器、数字比较器、可控二极管等设备。感应取能装置利用电磁感应原理，将高压线路圆周上变化的磁场转化为电能，直接作为高压线路在线监测设备无线供电系统的初始电能，并通过无线供能系统将能量传递给绝缘距离之外的在线监测设备供电。本方案中，感应取能装置的二次侧绕组的正负端连接负载Z2，可控二极管的阳极连接二次侧绕组的正端，其阴极连接二次侧绕组的线圈上，其控制端连接数字比较器的输出端。在感应取能装置通过无线供能系统给监测设备供能时，若高压线路电流发生较大波动时易导致其输出功率急剧变化而对负载的冲击影响。
[0016]本发明的在线取能装置功率波动抑制方法，所涉及的感应取能装置的变量参数仅为铁芯气隙大小和二次侧绕组匝数，其余参数固定不变。根据计算感应取能装置输出功率分别与铁芯气隙δ及二次侧绕组匝数Ns之间的关系，得