本實用新型涉及電力工程技術領域，具體涉及一種輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電裝置，用于給輸電線路用在線監(jiān)測系統(tǒng)提供不間斷電源。

背景技術：

輸電線路遠程監(jiān)控系統(tǒng)利用實時的圖像數(shù)據(jù)采集壓縮和編解碼技術、超低功耗技術、3G無線公網(wǎng)數(shù)據(jù)通信技術等，能夠對惡劣環(huán)境中運行的高壓輸電線路的運行狀況進行全天候的實時監(jiān)測，可有效防范由于線路周圍建筑施工(危險點)、導線覆冰、風偏舞動、導線懸掛異物、塔材被盜等因素引起的電力事故。但是，超長的輸電走廊穿郊越野，許多電力塔架往往設置在人跡罕至的野外，監(jiān)控設備的供電成為了突出的難題。電力塔架上架設的均為超高壓電，無法直接利用，如果從其他地方敷設線路接人，則因距離遙遠和投資巨大無法實現(xiàn)，如何就地解決監(jiān)控設備的供電問題成為監(jiān)控系統(tǒng)能否正常運行的先決條件。

為解決上述問題，國內對過電壓展開了許多研究，并取得了一定的效果。公開號為CN204794806U的中國專利文獻公開了一種風力發(fā)電機和光伏組件共同供電的電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)結構復雜，控制繁瑣，維護周期短，不利于高壓輸電線路的應用；另外還有研究人員提出利用電磁感應原理實現(xiàn)穩(wěn)定供給輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的電源裝置，但該裝置設計復雜，供電效率低，不具備通用性。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題：針對現(xiàn)有技術的上述問題，提供一種能夠給輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)提供安全、可靠、穩(wěn)定和維護周期長的不間斷電源，確保輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電裝置。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電裝置，包括風力發(fā)電組件、太陽能光伏組件、風光互補控制單元、雙輸入DC/DC直流變換器、蓄電單元和逆變器，所述雙輸入DC/DC直流變換器包括輸入端Udin1、輸入端Udin2和輸出端Udout，所述雙輸入DC/DC直流變換器的輸入端Udin1和風力發(fā)電組件的輸出端相連、輸入端Udin2和太陽能光伏組件的輸出端相連、輸出端Udout分別與蓄電單元、逆變器相連，所述風光互補控制單元包括風力傳感器、光熱敏傳感器和風光互補控制器，所述風力傳感器、光熱敏傳感器的輸出端分別與風光互補控制器相連，所述蓄電單元包括蓄電池、充放電電路、充電開關和放電開關，所述蓄電池、充放電電路相連，所述充放電電路的充電接口通過充電開關與雙輸入DC/DC直流變換器的輸出端并聯(lián)，所述充放電電路的放電接口通過放電開關與雙輸入DC/DC直流變換器的輸出端并聯(lián)，所述風光互補控制器的輸出端分別與雙輸入DC/DC直流變換器的控制端、充電開關的控制端、放電開關的控制端相連。

優(yōu)選地，所述雙輸入DC/DC直流變換器為雙輸入Buck-Boost直流變換電路。

優(yōu)選地，所述雙輸入Buck-Boost直流變換電路包括開關管Q1、開關管Q2、二極管D1、二極管D2、電感L和電容C，所述輸出端Udout的負極依次通過正向布置的二極管D2、正向布置的二極管D1、電感L和輸出端Udout相連，電容C并聯(lián)布置在輸出端Udout的負極和正極之間，所述輸入端Udin1的正極通過開關管Q1和二極管D1的負極相連，所述輸入端Udin1的負極和二極管D1的正極相連，所述輸入端Udin2的正極通過開關管Q2和二極管D2的負極相連，所述輸入端Udin2的負極和輸出端Udout的正極相連，所述開關管Q1、開關管Q2的控制端分別與風光互補控制器相連。

優(yōu)選地，所述風力發(fā)電組件包括風力發(fā)電機和AC/DC模塊，所述風力發(fā)電機的輸出端通過AC/DC模塊和雙輸入DC/DC直流變換器的輸入端Udin1相連。

優(yōu)選地，所述風力發(fā)電機為磁懸浮風力發(fā)電機。

優(yōu)選地，所述雙輸入DC/DC直流變換器的輸出端和逆變器之間設有輸出配電箱，所述逆變器的直流側通過輸出配電箱和雙輸入DC/DC直流變換器的輸出端相連，所述輸出配電箱中設有用于連接直流負載的連接端子。

本實用新型具有下述優(yōu)點：本實用新型是集風能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術及系統(tǒng)智能控制技術為一體的復合可再生能源發(fā)電技術方案，本實用新型基于風速信號和光照信號來分別實現(xiàn)對風力發(fā)電組件和太陽能光伏組件兩者的獨立控制，從而根據(jù)風力和太陽輻射變化情況可以實現(xiàn)下述三種模式：（1）風力發(fā)電機組單獨向負載供電，當天氣為陰雨天，無陽光照射時，選擇風力發(fā)電組件直接向負載供電模式；（2）光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨向負載供電，當陽光照強度滿足負載所需能量時，而輸電線路桿塔上風量不足，風速尚未到達風力發(fā)電機組的啟動風速，選擇太陽能光伏組件直接向負載供電模式；（3）風力發(fā)電組件和太陽能光伏組件聯(lián)合向負載供電，當風力資源和太陽能資源均充足時，切換到風光聯(lián)合向負載供電。而且還根據(jù)當前的風速信號、光照信號計算供電負荷，如果供電負荷大于輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的載荷，則打開蓄電單元的充電開關給蓄電單元進行充電，將多余的電能進行存儲；如果供電負荷小于輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的載荷，則打開蓄電單元的放電開關通過蓄電單元同時為輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電，將存儲的電能進行輸出，從而能夠將三種模式和蓄電單元有機結合，實現(xiàn)對輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的風光互補供電，對風光發(fā)電輸出的能量起到調節(jié)和平衡負載作用，保證了整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性，能夠給輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)提供安全、可靠、穩(wěn)定和維護周期長的不間斷電源，確保輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例方法的流程示意圖。

圖2為本實用新型實施例裝置的結構示意圖。

圖3為本實用新型實施例雙輸入DC/DC直流變換器的電路原理示意圖。

圖例說明：1、風力發(fā)電組件；11、風力發(fā)電機；12、AC/DC模塊；2、太陽能光伏組件；3、風光互補控制單元；31、風力傳感器；32、光熱敏傳感器；33、風光互補控制器；4、雙輸入DC/DC直流變換器；5、蓄電單元；6、逆變器；7、輸出配電箱。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電方法的步驟包括：

1）預先在輸電線路的桿塔上安裝風力發(fā)電組件1和太陽能光伏組件2，將風力發(fā)電組件1和太陽能光伏組件2通過雙輸入DC/DC直流變換器4為輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)提供直流電源，并將雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端通過逆變器6為輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)提供交流電源，將雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端連接蓄電單元5；

2）檢測當前的風速信號和光照信號；

3）判斷風速信號是否大于預設的風速信號閥值，如果風速信號大于預設的風速信號閥值則開啟風力發(fā)電組件1的供電，否則關閉風力發(fā)電組件1的供電；判斷光照信號是否大于預設的光照信號閥值，如果光照信號大于預設的光照信號閥值則開啟太陽能光伏組件2的供電，否則關閉太陽能光伏組件2的供電；

4）根據(jù)當前的風速信號、光照信號計算供電負荷，如果供電負荷大于輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的載荷，則通過雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端給蓄電單元5進行充電；如果供電負荷小于輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的載荷，則通過蓄電單元5向雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端放電。

本實施例中，步驟4）中根據(jù)當前的風速信號、光照信號計算供電負荷的詳細步驟包括：

S1）預先通過試驗建立包含風力發(fā)電組件1在不同風速下的輸出功率對應關系的風速-輸出功率對應表，通過試驗建立包括太陽能光伏組件2在不同光照下的輸出功率對應關系的光照-輸出功率對應表；

S2）根據(jù)當前的風速信號查找風速-輸出功率對應表，得到風力發(fā)電組件1在當前的風速信號下的風力輸出功率，根據(jù)當前的光照信號查找光照-輸出功率對應表，得到太陽能光伏組件2在當前的光照信號下的光照輸出功率，將風力輸出功率、光照輸出功率兩者求和作為風力發(fā)電組件1和太陽能光伏組件2兩者的供電負荷。

如圖2所示，本實施例的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電裝置包括風力發(fā)電組件1、太陽能光伏組件2、風光互補控制單元3、雙輸入DC/DC直流變換器4、蓄電單元5和逆變器6，雙輸入DC/DC直流變換器4包括輸入端Udin1、輸入端Udin2和輸出端Udout，雙輸入DC/DC直流變換器4的輸入端Udin1和風力發(fā)電組件1的輸出端相連、輸入端Udin2和太陽能光伏組件2的輸出端相連、輸出端Udout分別與蓄電單元5、逆變器6相連，風光互補控制單元3包括風力傳感器31、光熱敏傳感器32和風光互補控制器33，風力傳感器31、光熱敏傳感器32的輸出端分別與風光互補控制器33相連，蓄電單元5包括蓄電池、充放電電路、充電開關和放電開關，蓄電池、充放電電路相連，充放電電路的充電接口通過充電開關與雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端并聯(lián)，充放電電路的放電接口通過放電開關與雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端并聯(lián)，風光互補控制器33的輸出端分別與雙輸入DC/DC直流變換器4的控制端、充電開關的控制端、放電開關的控制端相連。本實施例的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電裝置具有體積小、重量輕，結構和控制簡單，維護周期長，供電質量高的優(yōu)點。

風力發(fā)電組件1用于利用風力機將風能轉換為機械能，再將機械能轉換為電能；太陽能光伏組件2用于利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉換為電能。本實施例中，風力發(fā)電組件1包括風力發(fā)電機11和AC/DC模塊12，風力發(fā)電機11的輸出端通過AC/DC模塊12和雙輸入DC/DC直流變換器4的輸入端Udin1相連。

本實施例中，風力發(fā)電機11為磁懸浮風力發(fā)電機。磁懸浮風力發(fā)電機具有無機械摩擦力、微風起動、高效發(fā)電、運行平穩(wěn)、同等容量發(fā)電效率更高的優(yōu)點，利用了輸電線路的桿塔位置較高的特點，能夠提高風力發(fā)電機11的可用性；而且磁懸浮風力發(fā)電機采用輕型鋁合金、鈦金、不銹鋼緊固件等輕型特殊材料制造，重量更輕的優(yōu)點，尤其適用于輸電線路的桿塔上，給輸電線路的桿塔增加負荷少。

風光互補控制單元3用于根據(jù)日照強度、風力大小及負載的變化，對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調節(jié)：一方面把調整后的電能直接送往直流或交流負載，另一方面把多余的電能送往蓄電單元5存儲。發(fā)電量不能滿足負載需要時，把蓄電單元5存儲的電能送往負載，保證了整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

雙輸入DC/DC直流變換器4用于將輸出的直流降壓或升壓至輸電線路在線監(jiān)測裝置所需的電壓；本實施例中，雙輸入DC/DC直流變換器4為雙輸入Buck-Boost直流變換電路。

如圖2和圖3所示，雙輸入Buck-Boost直流變換電路包括開關管Q1、開關管Q2、二極管D1、二極管D2、電感L和電容C，輸出端Udout的負極依次通過正向布置的二極管D2、正向布置的二極管D1、電感L和輸出端Udout相連，電容C并聯(lián)布置在輸出端Udout的負極和正極之間，輸入端Udin1的正極通過開關管Q1和二極管D1的負極相連，輸入端Udin1的負極和二極管D1的正極相連，輸入端Udin2的正極通過開關管Q2和二極管D2的負極相連，輸入端Udin2的負極和輸出端Udout的正極相連，開關管Q1、開關管Q2的控制端分別與風光互補控制器33相連。參見圖2，風光互補控制器33分別輸出兩路PWM信號PWM1和PWM2，PWM1用于控制開關管Q1，PWM2用于控制開關管Q2。

本實施例中，蓄電單元5用于對風光發(fā)電輸出的能量起到調節(jié)和平衡負載作用；逆變器6用于把雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出以及蓄電單元5的輸出轉換成交流供電，同時還具有自動穩(wěn)壓功能，可改善供電質量。

本實施例中，雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端和逆變器6之間設有輸出配電箱7，逆變器6的直流側通過輸出配電箱7和雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端相連，輸出配電箱7中設有用于連接直流負載的連接端子，輸出配電箱7用于將直流輸出送往負載，通過輸出配電箱7能夠簡化雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端的直流輸出連接，使得和輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的直流用電部件的連接更快捷和穩(wěn)定。

本實施例的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電裝置的工作過程如下：

（1）風光互補控制器33分別通過風力傳感器31、光熱敏傳感器32檢測當前的風速信號和光照信號；（2）風光互補控制器33判斷風速信號是否大于預設的風速信號閥值，如果風速信號大于預設的風速信號閥值則發(fā)出PWM1信號控制開關管Q1，開啟風力發(fā)電組件1的供電，否則發(fā)出PWM1信號控制開關管Q1，關閉風力發(fā)電組件1的供電；風光互補控制器33判斷光照信號是否大于預設的光照信號閥值，如果光照信號大于預設的光照信號閥值則發(fā)出PWM2信號控制開關管Q2，開啟太陽能光伏組件2的供電，否則發(fā)出PWM2信號控制開關管Q2，關閉太陽能光伏組件2的供電；（3）風光互補控制器33根據(jù)當前的風速信號、光照信號計算供電負荷，如果供電負荷大于輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的載荷，則風光互補控制器33閉合蓄電單元5的充電開關、斷開蓄電單元5的放電開關，通過雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端給蓄電單元5進行充電；如果供電負荷小于輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的載荷，則風光互補控制器33斷開蓄電單元5的充電開關、閉合蓄電單元5的放電開關，通過蓄電單元5向雙輸入DC/DC直流變換器4的輸出端放電。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。