【摘 要】
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高压架空输电线路是我国电力系统极其重要的组成部分,但由于其输电距离远、输电环境复杂,常面临着各种自然灾害和人力因素的侵扰,急需要对其进行在线监测以防止破坏事故的发生。但由于户外的运行环境,无可直接利用的电源,如何为在线监测装置提供稳定可靠电源成为在线监测装置设计的一大难题。传统的电源供电方式多采用太阳能进行供电,但由于太阳能供电方式多受限于天气状况难以保证可靠稳定的电力供应。因此,学者们开始研究采
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高压架空输电线路是我国电力系统极其重要的组成部分,但由于其输电距离远、输电环境复杂,常面临着各种自然灾害和人力因素的侵扰,急需要对其进行在线监测以防止破坏事故的发生。但由于户外的运行环境,无可直接利用的电源,如何为在线监测装置提供稳定可靠电源成为在线监测装置设计的一大难题。传统的电源供电方式多采用太阳能进行供电,但由于太阳能供电方式多受限于天气状况难以保证可靠稳定的电力供应。因此,学者们开始研究采用其他方式在高压输电线路上获取电能。基于电场感应的在线取能电源是一种新型的输电线路能量获取方式,其相比于太阳能、风力发电、地线取能等传统的方式具有受环境影响小、供电稳定的特点,是其他输电线路能量获取方式的良好补充方式之一。但同时,其面临着输出功率极低的严重挑战(mW级别),因此电场感应取能的首要任务是提升取能功率。本文在此提出了一种基于电场感应原理的电场能量获取方法,该方法通过在高压输电导线上安装圆筒状取能极板,利用圆筒与大地之间的位移电流为负载提供能量。与传统方法不同,本文所采取的取能变压器并联电容器的取能结构极大的提升了取能功率。主要内容如下:(1)介绍电场感应取能电源的基本原理,利用电场采集器与大地之间的位移电流的恒流源特性,采用取能变压器和并联补偿电容的方式提高功率输出。(2)针对补偿电容和取能变压器进行设计,选用高耐压、nF级、适用于低频电路的聚苯乙烯电容作为电场感应取能电路的补偿电容;取能变压器采用具有高磁导率的铁基非晶合金磁芯以获取极大的等效感抗,一次绕组绕线匝数40000匝,二次绕组绕线400匝以获得较大的功率输出。(3)为了验证理论分析的准确性,在实验室搭建实验平台,对电场感应取能电源各部件进行试验研究,测试了取能变压器的励磁阻抗特性和负载特性以及补偿电容的补偿曲线,验证了电场感应取能电源模型的有效性。(4)研究了调理电路对于电场感应取能电源的影响,将电场感应电源应用到实际工程中,试验验证了电场感应电源可实现对驱鸟器的稳定供电。
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