高壓CT在線取能裝置的優(yōu)化分析與實現(xiàn).pdf

1、高壓輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著輸送和分配電能的任務(wù)，其正常運行關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。為保證高壓輸電線路的安全運行，越來越多的在線監(jiān)測設(shè)備被安裝在高壓線路上。但是，由于安裝位置的特殊性，在線監(jiān)測設(shè)備的供電問題是一技術(shù)難點。
　　本文對目前常用的幾種取能方式進(jìn)行了討論，針對電流互感器取能應(yīng)用過程中存在的問題，通過理論推導(dǎo)與仿真計算的方式分析了CT取能電源的功率輸出特性。推導(dǎo)了在不考慮鐵心飽和及考慮鐵心飽和兩種情況下

2、，CT輸出功率與濾波電容電壓的關(guān)系，得出不論鐵心是否發(fā)生飽和，CT輸出功率隨著濾波電容電壓的增加先增加后減小，具有最大功率輸出點，且最大功率與匝數(shù)無關(guān)。當(dāng)最大功率在鐵心未飽和階段取得時，最大功率與一次側(cè)電流的平方成正比，當(dāng)最大功率在鐵心飽和階段取得時，最大功率近似與一次側(cè)電流成正比。通過理論分析可知，可以通過限制濾波電容電壓最大值的方式來防止鐵心飽和。在Saber軟件下建立了仿真模型，仿真了CT輸出功率特性，仿真結(jié)果與理論分析是一致的。

3、利用Saber軟件下的MCT工具建立了不同鐵心材料.（硅鋼、納米晶、坡莫合金）的CT模型，鐵心磁化曲線采用J-A模型，通過仿真得出在一次側(cè)電流較小時，磁導(dǎo)率高的納米晶材料最大輸出功率較大，而在一次側(cè)電流較大時，飽和磁感應(yīng)強度大的硅鋼材料最大輸出功率較大。分析了CT取能電源的輸出功率穩(wěn)定性，得出穩(wěn)定區(qū)域為功率曲線上濾波電容電壓高于最大功率點對應(yīng)的電壓部分，隨著負(fù)載消耗功率的變化，平衡點在輸出功率曲線上移動，能夠達(dá)到最大功率點，但最大功率點

4、是臨界穩(wěn)定點。
　　以最低輸出0.5W為目標(biāo)，選用硅鋼鐵心，對CT取能電源進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。建立了CT模型，仿真得出在啟動電流附近時，由于整流回路壓降的影響，CT輸出最大功率隨匝數(shù)的增加而增加并趨于飽和，據(jù)此給出匝數(shù)優(yōu)化選取方法。分析了在啟動電流附近時，DC-DC啟動電壓對能否達(dá)到功率平衡狀態(tài)的影響，據(jù)此給出了DC-DC電路啟動電壓的確定方法。設(shè)計了CT取能電源硬件電路，主要包括DC-DC啟動控制電路，以保證取能電源在啟動電流附近時

5、能夠正常輸出功率;濾波電容過壓保護(hù)電路，以泄放CT多余能量，防止濾波電容過壓，同時防止鐵心飽和。
　　通過實驗可知，相同尺寸的納米晶和硅鋼CT分別在一次側(cè)電流較小和較大時最大輸出功率較大;在啟動電流附近，由于整流回路損耗，CT輸出最大功率隨匝數(shù)的增加而增加，驗證了仿真結(jié)果的正確性;所設(shè)計的DC-DC啟動控制電路能夠保證取能電源在啟動電流附近輸出正常功率;所設(shè)計的濾波電容過壓保護(hù)電路能夠保證在母線大電流時，可靠地泄放CT能量，維持濾