摘要：随着社会的快速发展，科技也越来越发达，现在的配电线路故障指示器通过互感器来供电，互感器通过感应取电，但是由于配电线路的电流变化比较大，在电流变化大的时候很多能量不能从里面出来。所以用暂态录波型故障指示器来采集单元，这也是新型的导线取能技术，它是通过使用很多的导线对配线电路里面的能量进行提取，这样做的话可以让导线的电路输出正常的电流，特别是在取电装置比较大的，可以保持电流的稳定状态。从而提高了暂态录波型故障指示器在一直工作或者长时间的工作中保持可靠作用，对我们的电网安全，以及良好的运行情况提供了保障支持。
关键词：暂态录波型故障指示器；导线取能
引言
暂态录波型故障指示器在现在是一般用在配电线路上的，他可以判断配电线路是否有故障，例如短路或者接地等。随着科技的快速发展，我国的智能电网技术也越来越发达，所以对暂态录波型故障指示器的要求就会提高，对于采集到的信号必须准确无误后才能进行上传数据，但是这样做的话，会大大消耗暂态录波型故障指示器的使用寿命，也就是说损坏的是暂态录波型故障指示器的电池部分，不能满足负荷的工作，尤其是暂态录波型故障指示器都在环境比较恶劣的条件下工作，对电池又是极大的损害，但是如果用互感器进行取电的话会存在配电线路电流过大，不能控制好电流的释放问题，所以一般不用这种方法，本文采用的是暂态录波型故障指示器来进行采集单元的取能技术，这个技术可以提高暂态录波型故障指示器的持续工作能力，让设备运行更加的可靠。
暂态录波型故障指示器采取单元的方法是把导线架空，然后再取能，通过超级电容作为暂态录波型故障指示器的电源供应，还会提供相应的备用电池，防止电池不够用的情况，这两个电源供应是彼此分开的。一般来说，主要电源不能满足正常工作的时候，备用电源开始供电，一直到主要电源恢复正常供电后，备用电源断开，这样可以有效的配合设备的工作，给暂态录波型故障指示器更好的供电状态，避免了电池存在的短板。
一、导线取能设计方案
首先用互感器对电流进行取电，在通过稳压设备把电流转换成直流电，通过过载保护，把尖端的电流进行释放，防止磁芯饱和的电压对电路造成损害。使用宽范围输入的电压芯片来作为降压芯片，他可以在100V的电压下正常工作，具有非常好的电流输出能力。在通过LDO把设备的电压下降到3V，对后面的电路进行供电状态。这样就可以让超级电容的电路形成超级电容充电放电管理，可以保证它在运行的时候的稳定作用和可靠作用。还可以让铁锂电池形成铁锂电池的充放电管理，对电源进行切换可以让电路进入自动状态，要通过超级电容作为设备的主要电源，如果超级电容的电压低于1.5V的时候，需要开启后备电源开始供电，原理如图1所示。
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图1线取能原理
二、取能线圈参数设计
2.1磁芯材料选择
磁芯是取能线圈的关键组成部分，要选择效率好的，对设备损害低的磁芯材料，我们最开始选择的磁芯材料是具有一定的磁导率，现在常见的磁芯材料有硅钢和超微晶。硅钢的饱和程度很强，但是磁导率只有1K，及时最大也只能达到40K左右，超微晶的磁导率在3M，最大的话在4M，而且成本要比硅钢的高出很多。对于这两种磁芯材料的比较，硅钢有较高的磁导率，而且大小合适，稳定性和可靠性也比较强，饱和程度在电流的承受范围之内，达到了效率好，损耗低的条件，所以选择了硅钢磁芯。
2.2磁环匝数选择
在磁环的匝数选择上，可以先设定线圈匝数，再根据变压器上的绕组匝数和电流之间的关系，进行磁环匝数的选择，如果线圈的电流较小的时候，不能忽略磁芯的电流。在实际的操作中，选定好磁芯材料后就不能再更改，因为磁芯材料一旦确定下来，磁芯的截面积，磁导率以及长度也都确定好了，确定好电压的数值，利用公式算出在线圈多少匝数的时候可以输出最大的功率，这时候的线圈匝数是最佳的选择。我们还要根据不同的线圈匝数时测量电流的状态，看看是否恒定，以及磁环的输出功率，看看是否满足系统的要求。根据研究发现，在线圈匝数为400的时候，可以输出最大的功率，这个时候就可以保证系统的正常运行。
2.3漆包线线径选择
磁环在恒定电流的作用下会产生热量，产生热量的影响因素之一就是漆包线的线径，它还可以影响到取电的效果，一般来说，漆包线的线径越小，磁环发出的热量越多，所以就造成磁环的消耗大，效率自然会变低。对漆包线的不同线径进行测试，看看在电流为500A，线圈匝数为400的时候的发热情况，更好的为暂态录波型故障指示器提供数据支持，如图2和表1所示。
根据测试来看，在500A电流的时候，选择0.74mm线径的漆包线可以更好地满足系统的要求。在设计暂态录波型故障指示器取能的时候，要考虑磁芯材料的选择，线圈的匝数选择，还要考虑漆包线线径，这也是设计暂态录波型故障指示器取能的关键，我们在前文说了磁芯材料选择的硅钢磁芯材料，线圈匝数为400，漆包线线径为0.74mm，在这三个条件下，可以输出最大的功率，而且在暂态录波故障指示器的电流不到5A的时候，可以满足在最短的时间内完成全部的工作，保证系统的完整运行。
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表1不同线径下的温度测试数据
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图2不同线径下发热测试数据
三、感应取电保护与最大功率跟踪电路设计
磁芯材料选择的硅钢磁芯材料，线圈匝数为400，漆包线线径为0.74mm，用这些对暂态录波型故障指示器的取能进行设计。之后实用互感器开始取能，把从电路里取得的能量为互感器进行供电，可以让设备持续不断的工作。本次设计选择的电流范围较大，因此设计了在取能时的保护措施和最大功率的跟踪，让系统可以再最大的功率下，完成对电流能量的释放，让系统更加安全有效的运行，而且可以再电流变小的时候进行功率追踪，为设备持续供能，从而达到最小电流为1A是可以感应出50MW的能量，让电路安全有效的运行，感应取电保护与最大功率跟踪电路，如图3所示。D3、D10为脉冲尖峰保护管，D6为连续功率过载保护可控硅，R1为大过载保护压敏电阻。根据图中所示的电路可以保护电线不会短路和过载，防止功率过大，损坏内部电路系统。我们需要把电线电流较小的时候进行取电，在功率最大的时候开始追踪，U1、Q1通过调节开关电源，U3的输出电压来跟踪最大功率工作点，对U3进行限制，保证电池的充电功率最大化，还可以保证感应电路的工作地点，但是实在最大功率的时候，如果电路的工作没有功率的大力支持，也是可以得到大功率，但是需要电池小功率的工作，这样也可以延长供电时间，等到负荷工作一过，就可以进行快速工作。
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图3感应取电保护与最大功率跟踪电路
结束语
暂态录波型故障指示器使用的是大范围的采取单元取能办法，具有一定的优势，例如成本低，效率好，电力稳定，可靠性，安全性等等，还可以增加电池的使用寿命，增加了备用电源，让设备不间断的进行工作，同时提高了配电线路故障类型判别及故障定位与在线监控装置的可靠性，为电网的安全、优质和经济运行提供了坚实的技术保障。
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论文作者:余永银,万颖,谢玉辉,李云川,杨庆军
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30