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摘要：私自往电力线杆上搭挂各种线路存在着不少危害。首先，电力工作人员在线杆上作业时，必须手持严格的工作票，杆下还要有监护人员密切监视。违法施工人员大多没有经过《安规》培训，对于与高压线路的安全距离不是太明确，施工中极易造成人身伤害类事故。其次，私搭乱挂的线路，利用钢芯线紧固在电力线杆的中部，容易改变电杆的应力方向，造成电杆折断。本文介绍关于基于柔性太阳能电池板的电线杆防爬、防盗装置相关模块的研究，解决电线杆防爬、防盗问题，保障电线杆安全运行。
关键词：柔性太阳能电池板；防爬；防盗
1 引言
近几年，我市发生多起电线杆攀爬事故，尤其是偏远地区的电线杆。而且其地理位置的特殊性，不足以引起人们的警惕，造成电线杆事故的事件屡屡发生。目前，这些问题已经无法采用行政手段解决，而是需要一套比较有效的设备防范。本文提出了一种利用光伏发电供电的电线杆防爬、防盗装置的方案，可以对电线杆防爬、防盗现象起到制作的作用，具有一定的环保、安全和有效性。
2 装置的组成
该装置由柔性太阳能电池板、不锈钢圆柱形罩体、控制器、蓄电池、红外传感器、报警模块组成。该柔性太阳能电池板安装在圆柱形罩体外两侧，该圆柱形罩体内安装有控制器、蓄电池、柔性太阳能电池板与控制器连接，控制器与蓄电池连接，红外传感器安装在角铁上。通过在电线杆本体的中部安装该装置，由钢丝进行固定在电线杆上，有效防止了人员攀爬电线杆。
3 光伏发电供电系统结构
光伏发电供电系统通过柔性太阳能电池板将太阳能辐射能转换为电能的发电系统。光伏发电供电系统由柔性太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、逆变器组成。
图1 光伏发电供电系统原理图
柔性太阳能电池板是光伏发电供电系统中的核心部分，也是光伏发电供电系统中最重要的前端部件，柔性太阳能电池板是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。柔性太阳能电池板将太阳光能转换成电能后,通过控制器对铅酸电池组进行充电、铅酸电池具有免维护的优点，因此系统一旦投入应用其维护工程量小。
太阳能控制器是由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。其主要特点：
（1）使用了单片机和专用软件，实现了智能控制；
（2）利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终止电压是由放电率曲线修正的控制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性，即不同的放电率具有不同的终止电压。
（3）具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制；以上保护均不损坏任何部件，不烧保险；
（4）采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3%-6%，增加了用电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命；同时具有高精度温度补偿；
（5）所有控制全部采用工业级芯片（仅对带I工业级控制器），能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制，定时控制精确。
（6）取消了电位器调整控制设定点，而利用了E方存储器记录各工作控制点，使设置数字化，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素；
（7）使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，使用极其方便直观的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；
蓄电池的作用是在有光照时将柔性太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。太阳能蓄电池是蓄电池在太阳能光伏发电中的应用，主要采用铅酸免维护蓄电池。因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点,很适合用于性能可靠的太阳能电源系统,特别是无人值守的工作站。
逆变器主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。
4 柔性太阳能电池板的原理
在金属表面照射紫外光，可以发生光电效应。由于入射光的光子能量大于电子的束缚能，所以产生自由电子。太阳能电池的功能是把太阳光转换为电压和电流，是一种光电转换。
光伏效应比光电效应的效率高得多。因为在发生光伏效应的太阳能电池中，2种极性相反的半导体组成了p-n结（p-nJunction），形成内建电场，驱动电子进入电路，在电路中形成电压和电流。如下图2所示。
图2
太阳能电池的基本机构，如图3所示。P-n结由两种极性相反的半导体组成。n型半导体，是掺P的Si晶体，易于给出电子，是施主（donor）材料。p型半导体，是掺B的Si晶体，易于获得电子，是受主（acceptor）材料。它们独立存在时，都是电中性的。当两种半导体连接在一起，电子从n型半导体扩散到p型半导体.在p型半导体靠近边界附近，形成负电荷区，在n型半导体靠近边界附近，形成正电荷区。出现从n型半导体指向p型半导体的内建电场。扩散（diffuse）到p型半导体的部分电子，又在内建电场作用下漂移（drift）到n型半导体，最终p-n结中电子的扩散和漂移达到热平衡。
图3 太阳能电池结构
当太阳光照射到P-n结，如果光子能量hv超过带隙的能量阈值，电子吸收hv,进入导带。当一个价带电子进入导带，在价带中就留下一个空穴（hole），形成电子-空穴对。P-n结中电子的扩散，形成了内建电场。所以，不管光生电子在n型半导体中生成，还是在p型半导体中生成，都会沿着内建场方向进入n型半导体。这样，光伏效应形成的光生电场减弱了内建电场，光生电场和内建电场达到平衡后形成稳定的光生电流。被激发的电子通过和n型半导体链接的负电极进入电路，在电路中的负载重做功后，回到和p型半导体链接的正电极，电子和价带中的空穴复合，完成了整个光伏效应的过程。
5 柔性太阳能电池板的特点
传统的太阳能产品受制于重量，厚度，便携性以及抗弯折程度多项制约。柔性太阳能电池板与传统的太阳能电池板有什么特点：
（1）可折弯，使用钢化玻璃封装，适用于各种曲面使用；
（2）体积小、重量轻，易携带；
（3）经久耐用；
（4）光照度要求低，耐热性高；
（5）该产品极为坚固、不易损坏，且便于携带，耐用性和可靠性强，即使是摔下、弯曲变形仍可继续。
6 总结
本装置采用曲面的柔性太阳能电池板，柔性太阳能电池板体积小，重量轻，具有很高的耐用性、光照度要求低，耐热性高，比起同功率的晶硅电池具有更多的发电量，给电线杆防爬、防盗装置提供了足够的电能，能够使其安全、稳定的运行。有效遏制了非操作人员对电线杆的攀爬、盗取电线等现象，确保了电网的可靠运行。
参考文献
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论文作者:吴信文,胡茜,潘登,杨友乐,李琼鹏
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
标签：电池板论文; 太阳能论文; 柔性论文; 半导体论文; 电线杆论文; 蓄电池论文; 电场论文; 《电力技术》2016年第3期论文;