隨著堅強(qiáng)智能電網(wǎng)、電力物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，高壓架空線路在線監(jiān)測成為近年來國家電力行業(yè)發(fā)展的一個新方向。高壓架空線路在線監(jiān)測裝置主要應(yīng)用于電力在線通信組網(wǎng)以及線路各部件數(shù)據(jù)（導(dǎo)線狀態(tài)、桿塔變化、線路自然環(huán)境等）監(jiān)測、航行警示燈等多種場合。

當(dāng)前國內(nèi)外高壓架空線路在線監(jiān)測設(shè)備取能主要采用“儲能原件+太陽能板”或通過直接從架空輸電線路獲得電能的方式實(shí)現(xiàn)供電。從取能方式便利性來講，利用電場、磁場從高壓架空線路上獲得感應(yīng)電能無疑是一種最直接的取能方式。

電網(wǎng)向智能化發(fā)展，在線監(jiān)測裝置能否正常供電已經(jīng)成為制約其發(fā)展的主要瓶頸。輸電線路監(jiān)測設(shè)備會越來越多，用電功率需求也會越來越大，隨著在線監(jiān)測裝置供能日益繁多，毫瓦、瓦級別的取能裝置供能功率已遠(yuǎn)不能滿足智能監(jiān)測設(shè)備發(fā)展需求，因此，研究取能設(shè)備功率大小，尋找一種便捷、大功率、高效的取能方式，將對取能方式的發(fā)展具有方向性的指導(dǎo)意義。

導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能主要物理結(jié)構(gòu)如圖1所示，取能CT線圈環(huán)繞在導(dǎo)線周邊，用以形成導(dǎo)線周邊空間所感應(yīng)交變磁場的通路，繞在磁芯二次側(cè)的取能線圈通過交變磁場感應(yīng)出交變電動勢，將該電動勢經(jīng)過整流變換，得到直流電源，再對得到的直流電源進(jìn)行變換，最終得到在線監(jiān)測設(shè)備工作所需的穩(wěn)定直流電源。

導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能的主要能量來源是導(dǎo)線電流，當(dāng)導(dǎo)線電流過大或過小時會產(chǎn)生較高電壓或無法取能，此時檢測設(shè)備將無法工作，因此在取能裝置中一般會加入超級電容或蓄電池作為儲能元件，可有效解決這一問題。

圖1 導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能物理模型

1）取能功率優(yōu)勢

架空線路導(dǎo)線采用CT方式，在同樣線路和取能CT參數(shù)情況下（以本文中所舉參數(shù)為例），采用導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能，可實(shí)現(xiàn)100W以上取能功率；采用地線電磁感應(yīng)取能，可實(shí)現(xiàn)1W以上的功率；采用靜電場感應(yīng)取能，可實(shí)現(xiàn)20W以上的功率；采用渦旋感應(yīng)取能，可實(shí)現(xiàn)10W左右的取能功率。導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能在取能功率上有顯著優(yōu)勢。

2）運(yùn)行穩(wěn)定性優(yōu)勢

架空線路電磁感應(yīng)取能裝置需要連續(xù)穩(wěn)定可靠的工作能力，與本文介紹的其他取能方式相比，架空線路導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能裝置與避雷線（地線）沒有電氣連接，遭受雷電沖擊概率較小；渦旋感應(yīng)取能裝置則與避雷線（地線）直接連接，遭受直擊雷時設(shè)備絕緣被擊穿的風(fēng)險較大；靜電感應(yīng)取能裝置因只有1處與大地連接，受直擊雷沖擊時，雷擊電流將全部經(jīng)過取能裝置，運(yùn)行風(fēng)險最大。

3）工程可行性優(yōu)勢

就在線取能裝置的安裝實(shí)施難度來說，無論是導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能還是地線電磁感應(yīng)取能，都需要將取能裝置的CT磁芯套掛在地線或?qū)Ь€上；渦旋感應(yīng)取能則需要將地線絕緣子與取能電極并聯(lián)；而靜電感應(yīng)取能需要改變地線接地結(jié)構(gòu)——把地線接地金具更換為絕緣子，然后再將感應(yīng)電極與更換后的絕緣子進(jìn)行并聯(lián)，施工量較大。顯然導(dǎo)線和地線電磁感應(yīng)取能裝置的安裝難度要更小。

對于交流架空線路在線監(jiān)測裝置用電，導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能是一種在運(yùn)行穩(wěn)定性和工程實(shí)施性均有良好表現(xiàn)的方式，這種取能方法取能功率高、不依賴光伏板、維護(hù)量少，適合在單導(dǎo)線情況下應(yīng)用，分裂導(dǎo)線情況下則需要根據(jù)監(jiān)測裝置功能對取能裝置加以改造。研究交流架空線路在線監(jiān)測設(shè)備取能方法，提高電網(wǎng)在線監(jiān)測設(shè)備供電穩(wěn)定性，對高效推進(jìn)軍用試驗(yàn)訓(xùn)練場地電網(wǎng)信息化建設(shè)具有重要意義。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“交流架空線路導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能功率分析與研究”，作者為侯建軍、左中印、葛宏宇。