基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理系統(tǒng)及方法與流程

本發(fā)明屬于電工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

輸電線路分布廣泛，環(huán)境條件復(fù)雜，故障難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排查。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是其中典型的一種。輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警輸電線路附近發(fā)生的山火，對(duì)護(hù)線員及時(shí)撲滅山火，減少線路的跳閘率具有重要意義。目前，輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置常見(jiàn)的供電方式為太陽(yáng)能+蓄電池的供電方式。利用太陽(yáng)能電板實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，然后結(jié)合蓄電池，對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。與單獨(dú)的太陽(yáng)能電板或蓄電池相比，此種方法解決了陰雨天供電不足及給蓄電池頻繁充電的問(wèn)題，供電可靠性得到了很大提高。由于山火發(fā)生的不確定性高，分布式山火監(jiān)測(cè)裝置需要不斷巡航，連續(xù)監(jiān)視輸電線路附近的山火情況，需要源源不斷的電功率供應(yīng)，而太陽(yáng)能+蓄電池的供電模式受天氣影響大(特別是連續(xù)的陰天)，提供的電能有限，無(wú)法滿足分布式山火監(jiān)測(cè)裝置連續(xù)巡航的要求，從而嚴(yán)重影響了山火監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決目前分布式山火監(jiān)測(cè)裝置能量受天氣影響大、供電能量有限，無(wú)法滿足連續(xù)巡航監(jiān)視的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供能夠適應(yīng)不同工況的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理系統(tǒng)及方法。

一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理系統(tǒng)，包括高壓取電模塊、蓄電池模塊、充放電控制模塊和山火監(jiān)測(cè)模塊，所述的高壓取電模塊、蓄電池模塊和山火監(jiān)測(cè)模塊均分別與充放電控制模塊相連，充放電控制模塊通過(guò)檢測(cè)高壓取電模塊和山火監(jiān)測(cè)模塊的工作狀態(tài)來(lái)控制高壓取電模塊和蓄電池模塊的能量流向。

所述的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理系統(tǒng)，所述的高壓取電模塊包括鐵芯互感模塊、防沖擊模塊、整流模塊、濾波模塊和穩(wěn)壓模塊，所述的鐵芯互感模塊與架空地線相連，并通過(guò)電磁感應(yīng)來(lái)抽取架空地線上的電能，以輸出感應(yīng)電能，鐵芯互感模塊與防沖擊模塊相連接，防沖擊模塊包括多級(jí)防雷防短路沖擊電路，并與整流模塊相連接，整流模塊將感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并與濾波模塊相連，濾波模塊與穩(wěn)壓模塊相連，穩(wěn)壓模塊輸出穩(wěn)定的電壓至充放電控制模塊。

一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理方法，采用所述的系統(tǒng)，包括以下四種模式：

模式①，高壓取電模塊直接為山火監(jiān)測(cè)模塊供能模式；

模式②，高壓取電模塊為山火監(jiān)測(cè)模塊和蓄電池供能模式；

模式③，高壓取電模塊和蓄電池模塊共同為山火監(jiān)測(cè)模塊供能模式；

模式④，蓄電池模塊單獨(dú)為山火監(jiān)測(cè)模塊供能模式。

所述的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理方法，所述的模式由充放電控制模塊控制實(shí)現(xiàn)，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為高壓取電模塊的輸出功率，w₂為山火監(jiān)測(cè)模塊工作功率，ε為接近于0的正數(shù)。ε一般取0.1-0.01。

所述的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理方法，所述的模式①中，山火監(jiān)測(cè)模塊為進(jìn)行紅外巡航且此時(shí)工作功率為w₂₁，高壓取電模塊的輸出功率w₁通過(guò)以下公式計(jì)算：

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

其中，γ為允許的波動(dòng)系數(shù)。

所述的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理方法，所述的模式②中，山火監(jiān)測(cè)模塊為處于休眠且此時(shí)工作功率為w₂₀，蓄電池的充電功率w₃₁為：

w₃₁＝w₁-w₂₀。

所述的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理方法，所述的模式③中，山火監(jiān)測(cè)模塊為報(bào)警或被遠(yuǎn)程操控且此時(shí)工作功率為w₂₂，蓄電池的放電功率w₃₂為：

w₃₂＝w₂₂-w₁。

所述的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置供電管理方法，所述的模式④中，高壓取電模塊輸出功率為0即線路停電，此時(shí)蓄電池的放電功率即為山火監(jiān)測(cè)模塊的功率，山火監(jiān)測(cè)模塊自動(dòng)巡航的時(shí)間間隔Δt為：

Δt＝β/SOC

式中，β為延長(zhǎng)控制系數(shù)；SOC為蓄電池的荷電狀態(tài)，蓄電池的SOC越小，山火監(jiān)測(cè)模塊的自動(dòng)巡航時(shí)間間隔越大。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于，對(duì)高壓取電模塊的輸出功率與山火監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行紅外巡航時(shí)的功率進(jìn)行了匹配設(shè)計(jì)，高壓取電模塊的輸出功率可滿足山火監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行不間斷的紅外巡航，解決了采用“太陽(yáng)能+蓄電池”供電模式的分布式山火監(jiān)測(cè)裝置受天氣影響大、供電能量有限，無(wú)法進(jìn)行連續(xù)巡航監(jiān)視的瓶頸，大大提高了分布式山火監(jiān)測(cè)裝置的穩(wěn)定性和可靠性。

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例利用架空地線上的感應(yīng)電流，通過(guò)電流互感器獲取較大功率的電能，或利用架空地線上的感應(yīng)電壓，通過(guò)電壓互感器獲取較大功率的電能，再結(jié)合蓄電池，為輸電線路分布式山火監(jiān)測(cè)裝置提供源源不斷的電能，以滿足山火監(jiān)測(cè)裝置連續(xù)巡航的要求。所述的供電系統(tǒng)包括高壓取電模塊、蓄電池模塊、充放電控制模塊和山火監(jiān)測(cè)模塊，高壓取電模塊又包括鐵芯互感模塊、防沖擊模塊、整流模塊、濾波模塊和穩(wěn)壓模塊。

架空地線與鐵芯互感模塊相連，鐵芯的體積與獲取的功率有關(guān)，所述鐵芯互感模塊的輸出功率與山火監(jiān)測(cè)模塊中紅外監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行功率匹配設(shè)計(jì)，鐵芯互感模塊的輸出與防沖擊模塊相連；所述的防沖擊模塊由多級(jí)防護(hù)電路組成，可以防止后續(xù)電路受到雷擊或短路沖擊，防沖擊模塊的輸出與整流模塊相連；整流模塊的輸出與濾波模塊相連；濾波模塊的輸出與穩(wěn)壓模塊相連；穩(wěn)壓模塊的輸出與充放電控制模塊相連，蓄電池也與充放電控制模塊相連，充放電控制模塊的輸出與山火監(jiān)測(cè)模塊相連。所述充放電控制模塊通過(guò)檢測(cè)高壓取電模塊和山火監(jiān)測(cè)模塊的工作狀態(tài)來(lái)控制高壓取電模塊和蓄電池模塊的能量流向。

設(shè)正常負(fù)荷水平下高壓取電模塊穩(wěn)定的輸出功率為w₁，山火監(jiān)測(cè)模塊休眠時(shí)的功率為w₂₀，山火監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行紅外巡航時(shí)的功率為w₂₁，山火監(jiān)測(cè)模塊全功能啟動(dòng)時(shí)的功率為w₂₂，蓄電池的放電功率為w₃₂。根據(jù)山火監(jiān)測(cè)模塊工作模式的不同，所述的供電系統(tǒng)可工作在以下幾種模式：

①高壓取電模塊直接為山火監(jiān)測(cè)模塊供能。山火監(jiān)測(cè)模塊的功率為w₂₁時(shí)，即山火監(jiān)測(cè)模塊在紅外巡航時(shí)工作在此模式。高壓取電模塊的輸出功率w₁需與山火監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行紅外巡航時(shí)的功率w₂₁進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)：

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

式中，γ為允許的波動(dòng)系數(shù)，差額功率波紋由蓄電池平衡。

②高壓取電模塊為山火監(jiān)測(cè)模塊和蓄電池供能。山火監(jiān)測(cè)模塊的功率為w₂₀時(shí)，即山火監(jiān)測(cè)模塊處于休眠時(shí)工作在此模式。蓄電池的充電功率為：

w₃₁＝w₁-w₂₀

③高壓取電模塊和蓄電池模塊共同為山火監(jiān)測(cè)模塊供能。山火監(jiān)測(cè)模塊的功率為w₂₂時(shí)，即山火監(jiān)測(cè)模塊在報(bào)警或被遠(yuǎn)程操控時(shí)工作在此模式。蓄電池的放電功率為：

w₃₂＝w₂₂-w₁

④蓄電池模塊單獨(dú)為山火監(jiān)測(cè)模塊供能。當(dāng)高壓取電模塊輸出功率為0時(shí)，即線路停電時(shí)工作在此模式。此時(shí)蓄電池的放電功率即為山火監(jiān)測(cè)模塊的功率，為了延長(zhǎng)系統(tǒng)的工作時(shí)間，可自適應(yīng)調(diào)大山火監(jiān)測(cè)模塊自動(dòng)巡航的時(shí)間間隔Δt：

Δt＝β/SOC

式中，β為延長(zhǎng)控制系數(shù)；SOC為蓄電池的荷電狀態(tài)。蓄電池的SOC越小，山火監(jiān)測(cè)模塊的自動(dòng)巡航時(shí)間間隔越大。

以上所述工作模式由充放電控制模塊控制實(shí)現(xiàn)：

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為山火監(jiān)測(cè)模塊功率，ε為接近于0的正數(shù)。