赵思
河北申科电子股份有限公司 河北省辛集市 052360
摘 要：本文重点针对双磁路电流互感器在线取电的方法展开了全面分析和研究，针对在线取电方法进行到相应的仿真模拟实验和分析，并且提出双磁路拓扑结构和谐振功率双向控制结合的在线取电工作方法。通过取电装置实验分析得出双磁路取电功率，可以充分满足高压输电线路的监测工作要求。
关键词：双磁路；电流互感器；取电方法；仿真实验
当前我国供电网络的整体覆盖规模正在不断扩张，输电线路电压等级也在不断上涨，针对数据线路进行实质性状态监测，以及开展在线故障检修工作具有非常重要的工作意义。近阶段，我国在供电网络的在线监测以及检修设备的供电方式上，主要包含了蓄电池供电、电容分压取电以及太阳能供电等多种方式，但是这些供电方式在具体的工作过程中都存在一定的不足以及技术难点问题。在实际工作过程中，工作人员发现电流互感器感应取电的方法具有非常广阔的发展前景，但是在实际的应用过程中也存在一定的问题。比如，导线电流较大的情况下，电流互感器磁路很容易饱和，同时导线电流较小的情况下，电流互感器的取电功率相对较小。相关工作人员经过大量实践工作和分析之后，针对双磁路电流互感器的在线取电方法进行了全面分析和探索，采取仿真模拟分析的方法来进行探索。
1.双磁路电流互感器在线取电方法分析
1.1仿真工作平台建立
由于在电流互感器的在线取电工作过程中，因为磁芯材料的导磁率属于非线性变化，在供电过程中会受到磁效应、漏磁通等方面因素的干扰。通过理论分析验证的方式，采取双磁路谐振控制功率取电方法，在整个实现难度上相对较大。相关设计工作人员通过采用Maxwellwell软件开展有限元分析，以此来有效解决上述所产生的各种问题。在本文的研究工作过程中，将其和Simplorer plorer电路仿真软件之间进行有效联合，建立起取电模型仿真工作平台，并且将磁场内部的有线元和电路之间进行耦合。通过详细的参数分析和计算之后得出取电模型的具体结构[1]。
在联合仿真研究工作过程中，通过Maxwell软件建立起去电仿真工作平台，设定磁芯TA1和TA2模型结构穿过磁芯的线路设定为一次绕组，同时围绕在磁芯侧面的线设定为二次绕组，通过这种设计方式在绕组的截面结构上设置出外部激励源。基于Simplorer plorer电路软件当中，通过Maxwell模型的转化方式，主要是以有线元模块转化为主。在仿真实验工作过程中需要建立起磁芯阻抗状态方程，同时需要设定出外部激励源，转化输入串口在Simplorer 软件内部会形成相应的仿真感应电流，然后将仿真电流直接输送到Maxwell有线元模块当中来进行分析。基于Maxwell计算参数矩阵，可以有效得出电路阻抗的大小，并且将参数直接输入到Simplorer 电路内部。
1.2 Simplorer 软件平台分析
在Simplorer 软件平台当中，根据取电模型方法等效建立起电路仿真工作平台，通过电流源模块输电电路，将输入电流设定为50Hz的交流电，在TA1、TA2 Maxwell模型分析过程中需要基于模型输出端口在并联电容C作用条件下，在TA2模型输入端口直接接入功率表，同时设定出负载阻抗。在进行仿真实验工作过程中，需要有效调节电容C的参数数值大小，同时有效转变TA1模型当中磁心阻抗数值大小以及电容的并联阻抗大小，有效控制流入TA2当中的电流数值。当输电线路较小的情况下，可以根据谐振公式设置出电容C数值，并且保证TA模型到磁芯阻抗和电容发生并联谐振。此时磁芯的阻抗大小可以视为无限大，从而保证电流可以直接从TA2当中流入以此来获取更多的有功功率。当输电线路内部电流较大的情况下，通过改变电容C参数，数值可以保证TA一模型的磁性阻抗和电容脱离谐振，并且存在较小的电流直接通过TA2流出，通过这种方式可以有效防止出现过度饱和情况。
2.仿真结果对比分析
有效引入常规开气隙TA结构模型和本文所设计的曲线仿真模型之间进行实验和分析，通过输入相同的电流条件下，充分保证电流互感器处于最佳的负载匹配状态，从中取出电功率的大小来有效分析，双磁路谐振控制方法设计的科学性与合理性。联合仿真工的平台，通过使用电流源模拟普通的输电线路和电流，从中设置出有效值大小为50A频率为50Hz的交流电流，并且将负责组织设定为最佳的匹配电阻。在实验分析过程中，电容量C取值为1.09 mF仿真实验周期t=0.02s，在样本采取过程中时间间隔为0.0005s，在仿真实验完成之后在Simplorer仿真软件当中，可以直接查看到对应的功率参数结果。通过对比实验仿真数据参数可以得出，在正常的工作条件下TA模型的最大取电功率值为2W，并且功率的整体稳定性有所不足。因此，在本次电流互感器的在线取电分析过程中定功率的最大值取11W，以此可以有效满足输电线路检测设备的正常工作功率要求。
3.基于并联谐振的双磁路取电方法和关键性技术
3.1取电模型及电路拓扑分析
在本次研究工作过程中，有效提出基于并联谐振的双磁路的取电工作方法。该分析工作方法主要通过两个电流互感器TA1和TA2所构成，由于在输电线路两端已经充分固定，同时1号电流互感器可以直接套入取电线路的两个半圆形拼接而成的磁芯当中，同时在拼接位置存在一定的气隙。2号电流互感器不存在直接穿过1号电流互感器的两端，然后各引出一条渠道线作为2号电力互感器的一次侧，二次侧接入后续处理电流，在整个取电模型的电路拓扑图如图1所示：
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3.2关键性技术分析
在针对双磁芯等效电路和电路功率大小分析过程中，因为磁性磁场的分析流程相对比较复杂，因此在实际的分析过程中，可以将电流互感器作为一种特殊的变压器结构，有效使用变压器T型等效电路，来有效反映出磁芯在取电工作过程中所产生的物理状况，同时可以直接忽略初级和次级绕组耦合电磁感应所生成的漏阻抗。通过对TA1之路的那个中的RLC电路进行设计，将TA2电路设定出一个等效的阻抗Z，并且在等效电路研究基础之上，对取电方法以及对应的供电功率大小进行分析，从中可以有效得到最优化的取电方法。
4.结语：
通过本文对输电线路监测设备，在工作过程中道在线取电装置，分析和研究重点提出了基于双磁路取电并联谐振控制功率大小的供电拓扑结构，有效解决了常规电流互感器在取电工中存在的缺陷和不足，并且在双磁路结构当中，其中阻抗电磁路并联谐振电容，可以直接通过磁路力磁电感和电容器发生谐振，有效控制磁路阻抗和电流的输出大小。通过取电装置，在输电线路电流较大的变化范围内，可以提供出非常稳定的电力资源。在模拟实验分析当中，输电线路一次侧电流为50A以上时，取电功率大小需要达到16W以上，此来有效满足这个设备在工作过程中所需要的功率。
参考文献：
[1]刘铮,樊绍胜,胡劼睿.基于阻抗匹配的输电线路在线取能方法研究[J].中国电机工程学报,2019,39(23):6867-6876+7100.
[2]王旭红,胡劼睿,刘星基于并联谐振的双磁路在线取电方法研究[J].电工电能新技术,2019,38(12):63-70.
[3]张鹏,樊绍胜,刘铮.一种改进的输电线缆取电电源的研究[J].电气传动自动化,2019,41(01):5-9.
作者:赵思(1986年2月)，男，汉族，河北省辛集市，助理工程师，本科学历，研究方向:电流互感器及磁芯