劉艷

摘 要：將電流互感器基本工作原理作為研究的基礎(chǔ)，構(gòu)建具有針對(duì)性的電流互感器取電線圈負(fù)載模型，利用模型對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究。通過理論推導(dǎo)的形式來驗(yàn)證不同取電線圈日常輸出功率以及不同取單線圈磁化率等。以相角控制發(fā)為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來電流互感器取電電源發(fā)展形態(tài)，通過相角控制的方式對(duì)電流互感器取電電源進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：相角控制法；電流互感器；取電；電源設(shè)計(jì)

引言：

我國(guó)的電力運(yùn)行部門需要通過電力系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)的形式，來獲取各種日常工作中需要使用到的數(shù)據(jù)。近年來我國(guó)智能電網(wǎng)在不斷的建設(shè)與發(fā)展中，帶動(dòng)了電力系統(tǒng)高壓側(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的發(fā)展，同時(shí)也讓設(shè)備的數(shù)量越來越多，比如常見的輸電線路導(dǎo)線以及金具溫度監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)。但是這些監(jiān)測(cè)設(shè)備并無法直接安裝到目標(biāo)輸電線路高壓端上，所以也不能直接從接地的位置來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行供電，導(dǎo)致供電異常。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的監(jiān)測(cè)方式并不適合在輸電線路中使用，同時(shí)激光在野外也難以起到其應(yīng)有的作用。將電流互感器取電技術(shù)融入到互感器中，將導(dǎo)線能量轉(zhuǎn)變成為電能加以輸出，可以起到比較理想的使用效果，下文將對(duì)相關(guān)問題加以闡述。

1.取電線圈輸出功率研究

取電線圈輸出功率是電流互感器的一個(gè)關(guān)鍵構(gòu)成要素，為了對(duì)其輸出特性進(jìn)行研究，選擇晶粒取向冷軋硅鋼片來進(jìn)行試驗(yàn)，確定截面面積，副邊200匝。

因?yàn)橄嘟强刂破饕话愣紩?huì)選擇雙向的可控硅來作為控制器，所以這部分控制器如果有電壓經(jīng)過零點(diǎn)，會(huì)自動(dòng)的關(guān)斷這部分控制器，而且還可以在同一個(gè)工頻周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)多次導(dǎo)通。如果在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，取電線圈輸出功率屬于導(dǎo)通角，則可以通過公示來計(jì)算出取電線圈整體輸出功率。對(duì)相關(guān)公式進(jìn)行分析，明確取電線圈輸出功率和取電線圈磁芯磁導(dǎo)率等方面的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)作為常量看待。所有的工頻周期控制導(dǎo)通角的具體數(shù)值，都可以利用取電線圈總輸出功率進(jìn)行計(jì)算。

系統(tǒng)內(nèi)部的升流器可以當(dāng)做取電線圈的一部分使用，并且還可以為取電線圈原邊位置提供相對(duì)穩(wěn)定的一側(cè)式電流。而取電線圈的副邊則可以承載電阻，并形成雙向的可控硅。如果電壓的電測(cè)電路檢測(cè)到項(xiàng)目取電線圈整體輸出電壓，并且電壓的具體數(shù)值達(dá)到一定的程度，則會(huì)向模塊發(fā)出一些具體的項(xiàng)目觸發(fā)指令，這部分觸發(fā)指令對(duì)應(yīng)的模塊在接到信號(hào)之后，會(huì)觸發(fā)導(dǎo)通，并不斷的降低取電線圈輸出總功率，最終使其輸出功率為0。如果取電線圈輸出功率始終保持在恒定的狀態(tài)下，則原邊電流的大小會(huì)影響到取電線圈自身輸出功率時(shí)間，二者之間成反比例關(guān)系，而且對(duì)應(yīng)功率輸出導(dǎo)通角的大小也會(huì)影響到取電線圈輸出功率。

2.通過相角控制的形式對(duì)電源進(jìn)行設(shè)計(jì)

通過分析上文提出的問題可以發(fā)現(xiàn)，如果通過相角控制的方式來進(jìn)行取電電壓源的輸出功率，超過了負(fù)載狀態(tài)下所需要的功率，則可以通過相角控制的形式來控制系統(tǒng)的整體輸出功率，而且這種系統(tǒng)的整體輸出功率需要和負(fù)載需要使用的功率保持在同一個(gè)水平線上，根據(jù)該原理來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)線圈測(cè)量方式，并將輸電線路的原邊電流進(jìn)行轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)主控CPU采集，提升了輸電線路電流運(yùn)行效果。取電線圈可以作為取電模塊當(dāng)中十分關(guān)鍵的核心模塊來使用，并將模塊內(nèi)部的核心能量轉(zhuǎn)換成為部分能量，這一能量主要作用就是從輸電線路中，對(duì)目標(biāo)能量進(jìn)行感應(yīng)，并且還可以進(jìn)行副邊輸出。系統(tǒng)內(nèi)部觸發(fā)模塊最主要的作用，就是通過觸發(fā)模塊來接收來自于主控模塊的CPU以及交流過壓檢測(cè)模塊方面的內(nèi)容等，可以通過觸發(fā)的方式讓可控硅投入使用，并起到導(dǎo)通的作用。系統(tǒng)的交流過壓檢驗(yàn)?zāi)K主要作用，則是通過交流過壓的方式來對(duì)取電線圈副邊輸出位置的電壓進(jìn)行研究，如果這部分的電壓超過了系統(tǒng)初期研究過程中所設(shè)定的額定數(shù)值，則可以讓可控硅運(yùn)行，直接將取電線圈整體電壓輸出量控制為0。

系統(tǒng)內(nèi)部整流模塊可以將取電線圈的輸出總量控制到比較低的范圍內(nèi)，而且交流電壓也可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將這些交流電壓轉(zhuǎn)化成為直流電壓來使用，并在部分模塊中穩(wěn)壓芯片輸入。在處理過壓檢測(cè)問題的時(shí)候，需要先對(duì)部分模塊整體輸入電壓進(jìn)行檢測(cè)，如果系統(tǒng)的輸電線路處在暫停狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致電流的輸入電壓超出額定電壓值。如果某模塊處于安全工作電壓狀態(tài)，則可以通過激發(fā)系統(tǒng)模塊的方式來提升可控硅導(dǎo)通工作質(zhì)量，并將模塊整體輸入電壓控制在安全工作線下。系統(tǒng)的掌控CPU可以對(duì)目標(biāo)項(xiàng)目的輸電線路原邊電流發(fā)生影響，而且系統(tǒng)模塊整體輸出電壓以及系統(tǒng)模塊的整體輸出電流，都可以按照電流的具體情況以及系統(tǒng)相位差等，對(duì)取電線圈工作狀態(tài)加以明確，并提出問題的解決方式。系統(tǒng)還有充放電管理工作模塊，這些模塊在取電線圈運(yùn)行出現(xiàn)問題，或者系統(tǒng)取電線圈供能總量不足的狀態(tài)下，可以充當(dāng)鋰電子，作為鋰電子的充電電池來使用。如果取電線圈自身可以提供出的負(fù)載能量不足，可以將其轉(zhuǎn)換成為鋰電池繼續(xù)進(jìn)行負(fù)載并供電，保證了供電安全性與穩(wěn)定性，同時(shí)也增加了一種全新的供電方式。

3.設(shè)計(jì)結(jié)果測(cè)試

為了全面的驗(yàn)證相角控制工作開展的效果，選擇取電電源相角控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面測(cè)試，測(cè)試結(jié)果比較理想。選用的取電電源輸出4.1v，電源負(fù)載7Ω，通過升流器來提供系統(tǒng)的原邊電流，分別選擇三種不同大小的原邊電流，分別為200A、500A以及800A，對(duì)不同大小的原邊電流進(jìn)行記錄，明確不同狀態(tài)下的原邊電流取電線圈總輸出電壓波形，以及不同狀態(tài)下取電電源的總輸出波形問題。項(xiàng)目取電電源電流范圍控制，也是比較關(guān)鍵的問題之一。可以在范圍比較大的電流中，任意的調(diào)整取電線圈整體運(yùn)行功率，并控制輸出導(dǎo)通角大小，讓輸出的導(dǎo)通角大小可以滿足取電線圈輸出功率穩(wěn)定性需求。同時(shí)還要控制原邊電流溫度。

結(jié)束語：

相角控制法系統(tǒng)模式下的電流互感器取電電源設(shè)計(jì)工作，是近年來各行業(yè)比較關(guān)注的一種電源設(shè)計(jì)模式，對(duì)提升電源運(yùn)行穩(wěn)定性以及電源使用質(zhì)量具有十分重要的意義。上文首先分析了取電線圈輸出功率研究，之后分別討論了通過相角控制的形式對(duì)電源進(jìn)行設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，最后通過測(cè)試的形式，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的可行性加以闡述，希望可以為相關(guān)工作人員后續(xù)工作的開展提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉亞東，盛戈皞，王又佳，陳靜，白萬建，江秀臣. 基于功率控制法的電流互感器取電電源設(shè)計(jì)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，03：70-74.

[2]朱立波，龍浩然，李玉香，薛征. 采用穿心式電流互感器電源設(shè)計(jì)的三遙實(shí)驗(yàn)分析[J]. 廣西電力，2013，06：59-62.

[3]彭喜英，崔丹丹，趙強(qiáng)松. 基于能量收集的高壓電力線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電電源[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化，2017，02：192-194.

[4]褚強(qiáng)，李剛，張建成. 一種基于超級(jí)電容的輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2013，03：152-157.