高压输电系统电磁能量收集与存储技术综述

研究背景

高压电缆被誉为电力系统的动脉，其运行状态是否正常直接影响到电力系统的安全性。目前，国内外的研究焦点主要集中在如何对电力电缆运行状态参数进行故障监测与诊断，并取得了大量的研究成果。然而，针对在线监测系统的供电问题研究却不够充分，并且由于其特殊的工作环境，高压侧监控终端的供电问题已经成为这一领域发展的瓶颈。首先，针对高压侧电子设备的安全性问题，需要采取电气隔离措施，用于信号传送的系统设备不能采用常规电源进行电气连接；其次，针对监控终端供电设备需要长期暴露在野外，并且几乎无电气工程师定期维护的问题，需要采取一种受环境影响较小、免维护的供电方式；最后，随着智能电网的快速发展，输电线路的电压等级也在不断提高，输电线监测装置不可避免的会受到高电压、强磁场的影响，针对在线供电终端抗干扰的问题，提出了较高的要求。因此，进行电力电缆状态参数在线监测系统供电终端的关键性技术研究，开发出野外环境适应性良好、并且维护安装方便的供电技术，具有重要的应用价值。   

重点内容导读

稳定、可靠的电源供给是高压输电系统在线监测设备有效运行的关键。本文主要从能量收集与存储方面综述了输电线在线监控终端的电源供给技术现状，重点评述了被测系统内部取电、外部取电及多种方式组合取电，以及基于电池和超级电容器储能技术在高压输电系统在线监测方面的应用，并梳理了这些技术方案的优势以及亟待解决的问题。在此基础上，进一步探讨了在线监测系统供电方式的前景及未来的发展趋势。

结论

本文综述了高压输电系统电磁能量收集与存储技术的研究现状、技术优势与不足，分析了各类电磁能量收集及存储系统的基本结构及工作原理，在此基础上阐述了目前国内外的主要研究方向和热点问题。

（1）从被测系统内部取电的供能方式中，从成本、长期稳定性、适用性等多方面考虑，感应取电供能是实用性较好的供能方式，如能在关键问题上加以研究改进，一定会有很大的发展前景。对于振动能量收集供能方式，压电式振动能量采集器使用寿命长，无需频繁更换，已成为业界研究的热点。

（2）从被测系统外部取电的供电方式中，蓄电池供电、太阳能供电等方式在目前应用最为广泛，但其缺点也比较突出。无线能量传输供能方式，例如：磁耦合谐振式、微波输能等，虽然取得了引人关注的成果，但是就总体水平来看还处于研究起步阶段，如系统整体效率有待提高，在能量传输过程中线圈的发热问题以及对电子设备电磁干扰等问题制约着此种能量传输方式的发展。但在此基础上发展和改进而来的无线能量传输系统具有广泛的应用前景。

（3）以电流互感器供电为主，电池供电、激光供电等方式为辅的联合供电可以优势互补，增强供电的可靠性和稳定性，这种供能方式也是一个重要的研究方向。

（4）锂电池与超级电容器是目前常用的储能设备，锂电池由于能量密度大，平均输出电压高，自放电小等优点成为目前常用的储能设备，但锂电池的突出缺点是受环境温度、过充及过放等因素的影响较大。超级电容器的突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，但能量密度低，并且超级电容作为电源用时，还需要辅助电路，因此目前技术成熟度和成本处于劣势。

标签：高压,综述,供电,存储技术,供能,输电,方式,能量,在线
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