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

背景技術：

輸電線路分布廣泛，環(huán)境條件復雜，故障難以及時發(fā)現(xiàn)和排查。隨著智能電網的發(fā)展，輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用越來越廣泛，而輸電線路分布式山火監(jiān)測系統(tǒng)就是其中典型的一種。輸電線路分布式山火監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)并預警輸電線路附近發(fā)生的山火，對護線員及時撲滅山火，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)測裝置常見的供電方式為太陽能+蓄電池的供電方式。利用太陽能電板實現(xiàn)光電轉換，將太陽能轉換為電能，然后結合蓄電池，對負載進行供電。與單獨的太陽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，而太陽能+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，無法滿足分布式山火監(jiān)測裝置連續(xù)巡航的要求，從而嚴重影響了山火監(jiān)測的穩(wěn)定性和可靠性。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決目前分布式山火監(jiān)測裝置能量受天氣影響大、供電能量有限，無法滿足連續(xù)巡航監(jiān)視的技術問題，本發(fā)明提供能夠適應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)測模塊，所述的高壓取電模塊、蓄電池模塊和山火監(jiān)測模塊均分別與充放電控制模塊相連，充放電控制模塊通過檢測高壓取電模塊和山火監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)來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，并通過電磁感應來抽取架空地線上的電能，以輸出感應電能，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，整流模塊將感應交流電轉換為直流電，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)測模塊供能模式；

模式②，高壓取電模塊為山火監(jiān)測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)測模塊供能模式；

模式④，蓄電池模塊單獨為山火監(jiān)測模塊供能模式。

所述的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測裝置供電管理方法，所述的模式由充放電控制模塊控制實現(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)測模塊工作功率，ε為接近于0的正數。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)測裝置供電管理方法，所述的模式①中，山火監(jiān)測模塊為進行紅外巡航且此時工作功率為w₂₁，高壓取電模塊的輸出功率w₁通過以下公式計算：

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

其中，γ為允許的波動系數。

所述的一種基于高壓取電的輸電線路分布式山火監(jiān)測裝置供電管理方法，所述的模式②中，山火監(jiān)測模塊為處于休眠且此時工作功率為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)測裝置供電管理方法，所述的模式③中，山火監(jiān)測模塊為報警或被遠程操控且此時工作功率為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，此時蓄電池的放電功率即為山火監(jiān)測模塊的功率，山火監(jiān)測模塊自動巡航的時間間隔Δt為：

Δt＝β/SOC

式中，β為延長控制系數；SOC為蓄電池的荷電狀態(tài)，蓄電池的SOC越小，山火監(jiān)測模塊的自動巡航時間間隔越大。

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

下面對本發(fā)明作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本實施例利用架空地線上的感應電流，通過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電壓，通過電壓互感器獲取較大功率的電能，再結合蓄電池，為輸電線路分布式山火監(jiān)測裝置提供源源不斷的電能，以滿足山火監(jiān)測裝置連續(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，所述鐵芯互感模塊的輸出功率與山火監(jiān)測模塊中紅外監(jiān)測模塊進行功率匹配設計，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防護電路組成，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)測模塊相連。所述充放電控制模塊通過檢測高壓取電模塊和山火監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)來控制高壓取電模塊和蓄電池模塊的能量流向。

設正常負荷水平下高壓取電模塊穩(wěn)定的輸出功率為w₁，山火監(jiān)測模塊休眠時的功率為w₂₀，山火監(jiān)測模塊進行紅外巡航時的功率為w₂₁，山火監(jiān)測模塊全功能啟動時的功率為w₂₂，蓄電池的放電功率為w₃₂。根據山火監(jiān)測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)測模塊供能。山火監(jiān)測模塊的功率為w₂₁時，即山火監(jiān)測模塊在紅外巡航時工作在此模式。高壓取電模塊的輸出功率w₁需與山火監(jiān)測模塊進行紅外巡航時的功率w₂₁進行匹配設計：

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

式中，γ為允許的波動系數，差額功率波紋由蓄電池平衡。

②高壓取電模塊為山火監(jiān)測模塊和蓄電池供能。山火監(jiān)測模塊的功率為w₂₀時，即山火監(jiān)測模塊處于休眠時工作在此模式。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)測模塊供能。山火監(jiān)測模塊的功率為w₂₂時，即山火監(jiān)測模塊在報警或被遠程操控時工作在此模式。蓄電池的放電功率為：

w₃₂＝w₂₂-w₁

④蓄電池模塊單獨為山火監(jiān)測模塊供能。當高壓取電模塊輸出功率為0時，即線路停電時工作在此模式。此時蓄電池的放電功率即為山火監(jiān)測模塊的功率，為了延長系統(tǒng)的工作時間，可自適應調大山火監(jiān)測模塊自動巡航的時間間隔Δt：

Δt＝β/SOC

式中，β為延長控制系數；SOC為蓄電池的荷電狀態(tài)。蓄電池的SOC越小，山火監(jiān)測模塊的自動巡航時間間隔越大。

以上所述工作模式由充放電控制模塊控制實現(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)測模塊功率，ε為接近于0的正數。