國網開封供電公司、國網鶴壁供電公司的研究人員秦福祥、孫麗亞，在2016年第6期《電氣技術》雜志上撰文指出，目前随着智能電網工程的推進，對取電電源的要求也在提高。

本文通過研制出一種小型化、大容量化的取電環來滿足配網監測中設備所需要的電源，并結合物聯網技術實現取電環容量的在線監測。

随着配電網自動化技術的發展，配電網中的智能監測監控設備應用越來越普遍，而配電網自動化系統中的智能測控設備一般是沿線安裝，這就使這些智能設備的供電問題比較難以解決。

因為配電網中有些監測設備是要懸挂到架空線上的，這些設備如果靠PT供電的話，則會帶來三個問題，第一是造價較高，因為PT安裝的價格和相關絕緣設備的價格都很高，第二安裝麻煩需要停電安裝，對負荷供電持續性和可靠性收到影響，另外，增加一個PT也會增加一個系統對地故障的隐患點，這個也是供電部分非常關心的一個方面。

為此我們研究了一種可以通過架空線直接取電的技術，即采用開環式感應去電環從線路取電，供監控設備直使用的供電形式。

2.3感應取電環原理簡述

取電環采用開環感應取電技術，通過非閉合式的高壓感應器使磁場轉換成電能，然後通過整流濾波電路将交流電變成直流電，MTTP（最大功率跟蹤）控制電路使電路自動工作在最大功率點，使整個電路始終工作在效率最佳點，最後通過穩壓電路輸出穩定的電壓給負載供電。

其特點，高壓感應器無渦流，不發熱，不對電纜本體運行造成影響，MTTP控制電路使電路始終工作在最佳功率點，比傳統的CT取電效率高出8-10倍。

圖2 開環取電裝置原理圖

2.4取電環工作狀态的監測

取電環内部安裝有電流監測模塊和無線發射模塊，結合配網已實施的物聯網項目，可以實現取電環電流容量的實時在線監測，當發現取電環内部容量為0或者達到80%時進行後台報警提醒，防止取電環因為負荷運行帶來的取電環不工作影響其他系統，取電環發熱、短路等故障。

3 無線傳感器網絡數據傳輸

在特定的設置參數下，取電環隻能在限定的環境溫度及電流變化範圍内實現最大功率跟蹤（MTTP），為了實現取電環工作環境變化超出限定範圍後取電環仍然能夠獲得最大功率輸出，并且實時監測取電環的工作狀态，筆者采用無線傳感器網絡實現對取電環的實時監控。

無線傳感器自組網絡與傳統的以太網結構類似，分為标準的五層結構：包括應用層，傳輸層，網絡層，數據鍊路層，物理層。同時還包括自身特有的能量管理器，拓撲管理器及任務管理器。這種無線傳感器的組網與運行方式保證了各個傳感器間能夠高效、節能、可靠地傳輸監測數據。

物聯網系統中的無線自組網絡的數據傳輸協議采用标準的ZIGBEE協議，實現穩定、可靠低功耗的無線傳輸。通過相應的數據模型，傳感器數據在各個傳感器之間采用心跳的方式傳輸。

物聯網系統中的彙聚節點通過收集到各個傳感器上送的傳感器數據後，通過相應的網絡層傳輸，傳輸給物聯網系統主站，進行數據的處理。具體流程采用下圖的方式：

圖3 物聯網數據傳輸流程圖

其中配電線路的感知設備采集數據和傳輸至監測裝置，各廠家所采用的通信手段均不相同，監測裝置到彙聚控制器主要以RS485總線或光纖進行傳輸；彙聚控制器到統一接入網關的傳輸主要有以下幾種方式實現：第一，可直接通過光纖傳輸（電力專網）到統一接入網關或通過變電站到統一接入網關。第二，可通過電力無線專網到變電站，也可通過電力寬帶載波到變電站，然後由EPON光接入網傳輸到統一接入網關或通過公網（APN）到統一接入網關。

4 應用情況

筆者基于以上原理研究設計的取電環已經在我公司的配電網監測系統中小批量使用，通過近半年的使用情況看，工作性能穩定、質量可靠，在線路最小電流超過5A的情況下，完全可以滿足常規監測設備供電的要求，并且減少了維護、維修的工作量，達到了預定的設計要求。

5 結語

取電環具有獨特的取能方式和設計理念，線路通電就可以穩定供電，具有穩定可靠供電、長期免維護運行等特點，克服了太陽能和PT、CT取電的不足，安全穩定、低成本、施工方便，解決現場設備供電難題。

為線路上在線檢測、監控、巡檢、防盜等電氣設備提供穩定的電源供應，替代現有的傳統互感取電裝置，傳統取電裝置存在輸出功率小，有渦流，發熱嚴重，影響電纜安全運行，本取電裝置，在同尺寸，同等工作條件下，預計是傳統取電的8-10倍，無渦流，不發熱或微發熱，對設備本體不造成安全隐患，适用範圍寬，不受環境限制。

另外結合物聯網技術還實現了取電環容量的實時在線監測，防止取電環因為負荷運行帶來的取電環不工作影響其他系統，取電環發熱、短路等故障。

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