CN112600307A - 一种输电线路多能互补电源***及其供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种输电线路多能互补电源***及其供电方法，包括蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路以及防雷地线耦合供电支路，蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路以及防雷地线耦合供电支路并联设置且各供电支路均与BMS管理***和电源总线相连接，防雷地线耦合供电支路、太阳能供电支路和CT感应供电支路上均设置有供电状态检测单元且蓄电池供电支路上设置有电量检测单元和充电管理单元，电压检测单元、供电状态检测单元、电量检测单元和充电管理单元均与BMS管理***相连接，BMS管理***与监控平台相连接，监控平台与监控移动端相连接。本发明通过BMS管理***协调控制四路供电支路供电，保证输电线路监测设备用电安全。

Description

一种输电线路多能互补电源***及其供电方法
技术领域
本发明涉及输电线路监测设备用电源管理的技术领域，尤其涉及一种输电线路多能互补电源***及其供电方法。
背景技术
输电线路安全运行电网供电可靠性，输电线路突发事件报道较多，造成巨大的经济损失和严重的社会影响。为此，供电公司大量开展输电线路监视***建设，覆盖领域众多，发挥巨大的积极作用的同时也暴露自身存在的一些明显问题，其中输电线路监视***供能模块问题最为突出。
目前输电线路监视***供能方式主要是光伏和锂电池配合方案，或者CT感应和锂电池配合取能方案，一般采取单一取能方式；输电线路监测***安装在野外，且大都是比较难以到达的荒山野岭，供能模块运行环境较为恶劣，受天气影响较大，供能的稳定性和可靠性大打折扣。与此同时，为保障输电线路监视***的有效运行，必须对供能模块进行周期性维护，成本比较高，而且执行起来难度比较大。此外，现有输电线路监视***侧重对线路工况和自身监测模块的状态监视和预警，很少对供能模块进行监视和状态评价、检修，因此无法掌握其运行工况，导致不能在其问题萌芽阶段进行干预和处理，最终常常出现大比例的问题和故障，直接影响输电线路监测***运行。
发明内容
针对目前输电线路监视***供能采用单一取能方式，供电可靠性差的技术问题，本发明提出一种输电线路多能互补电源***及其供电方法。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种输电线路多能互补电源***，包括蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路以及防雷地线耦合供电支路，蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路以及防雷地线耦合供电支路并联设置且各供电支路均与BMS管理***和电源总线相连接，各供电支路上均设置有电压检测单元，防雷地线耦合供电支路、太阳能供电支路和CT感应供电支路上均设置有供电状态检测单元且蓄电池供电支路上设置有电量检测单元和充电管理单元，电压检测单元、供电状态检测单元、电量检测单元和充电管理单元均与BMS管理***相连接，BMS管理***与监控平台相连接，监控平台与监控移动端相连接。
优选地，所述蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路和防雷地线耦合供电支路分别通过对应的执行机构与电源总线相连接，电源总线与输电线路监测设备相连接；所述执行机构均与BMS管理***相连接。
优选地，所述蓄电池供电支路包括蓄电池，蓄电池通过充电管理单元和对应的执行机构与电源总线相连接，蓄电池与输电总线上之间设置有电压检测单元和电量检测单元，充电管理单元和执行机构通过驱动电路与BMS管理***中MCU相连接。
优选地，所述防雷地线耦合供电支路包括取电装置，取电装置的原边跨接在放电间隙上且原边线路中转接退耦线圈，取电装置通过对应的执行机构与电源总线相连接，取电装置与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元；
所述太阳能供电支路包括太阳能面板，太阳能面板通过电源转换模块和对应的执行机构与电源总线相连接，太阳能面板与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元；
所述CT感应供电支路包括取电互感器，取电互感器穿设在输电线路上且取电互感器通过整流滤波电路、DC/DC模块和对应的执行机构与电源总线相连接，取电互感器与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元。
优选地，所述取电装置包括耦合感应互感器、防雷隔离保护模块、退耦线圈、整流滤波电路、自恢复型过压保护模块、电源管理模块、大功率启动缓冲模块和DC/DC模块，耦合感应互感器与架空避雷线相耦合，耦合感应互感器与防雷隔离保护模块相连接，防雷隔离保护模块分别与退耦线圈和整流滤波电路相连接，整流滤波电路与自恢复型过压保护模块相连接，自恢复型过压保护模块与电源管理模块相连接，电源管理模块分别与大功率启动缓冲模块和DC/DC模块相连接，大功率启动缓冲模块与DC/DC模块相连接，DC/DC模块与防雷隔离保护模块相连接，防雷隔离保护模块通过对应的执行机构与电源总线相连接，整流滤波电路、自恢复型过压保护模块、电源管理模块、大功率启动缓冲模块以及DC/DC模块均与GSM功率控制模块相连接；
所述取电互感器包括常用取电互感器和备用取电互感器且备用取电互感器始终处于热备用状态；所述蓄电池供电支路、防雷地线耦合供电支路和太阳能供电支路均为常闭支路，CT感应供电支路为常开支路。
优选地，所述电源检测单元包括电压采样电路，电压采样电路与BMS管理***中MCU的ADC连接端口相连接；所述供电状态检测单元包括二极管，二极管串接在各供电支路和电源总线上之间且二极管两端并联设置有支路导通检测电路，支路导通检测电路与MCU的I/O端口相连接。
优选地，所述电压采样电路包括电阻R2和电阻R3，电阻R2的一端与供电电源相连接，电阻R2的另一端分别与MCU的ADC端口和电阻R3的一端相连接，电阻R3的另一端接地；所述支路导通检测电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、放大器U1和比较器U2，电阻R4的一端分别与供电电源、电阻R2的一端和二极管的正极相连接，电阻R2的另一端分别与放大器U1的同相输入端和电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端分别与二极管的负极和电源总线相连接，电阻R6的另一端分别与放大器U1的反相输入端和电阻R7的一端相连接，电阻R7的另一端接地，放大器U1的输出端接比较器U2的IN-端，比较器的IN+端接参考电压，比较器的输出端接MCU的I/O端。
优选地，所述电量检测单元包括电阻R1、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、放大器U5和比较器U6，电阻R1串接在蓄电池供电支路上，电阻R16的一端分别与电阻R1的一端和蓄电池相连接，电阻R16的另一端分别与放大器U5的同相输入端和电阻R17的一端相连接，电阻R17的另一端接地，电阻R18的一端分别与电阻R1的一端和电源总线相连接，电阻R18的另一端分别与放大器U5的反相输入端和电阻R19的一端相连接，电阻R19的另一端接地，放大器U5的输出端分别与BMS***中MCU的ADC端和比较器U6的IN-端相连接，比较器U6的IN+端接参考电压，比较器U6的输出端接MCU的I/O端；所述充电管理单元包括第一MOS管、第二MOS管、电阻R22和电阻R23，第一MOS管的栅极通过驱动电路接MCU的I/O端口，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的漏极与电阻R23的一端相连接，电阻R23的另一端分别与电阻R22的一端和第二MOS管的栅极相连接，第二MOS管的源极和电阻R22的另一端均与蓄电池相连接，第二MOS管的漏极接电源总线。
优选地，所述对应的执行机构包括继电器K1、继电器K2、继电器K3和继电器K4，继电器K1、继电器K2、继电器K3和继电器K4分别串接设置在防雷地线耦合供电支路、太阳能供电支路、CT感应供电支路和蓄电池供电支路上，继电器K2、继电器K3和继电器K4均通过驱动电路与BMS***中MCU的I/O端相连接。
一种输电线路多能互补电源***的供电方法，包括以下步骤：
S1、***以太阳能供电支路优先供电时，当太阳能供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时防雷地线耦合供电支路供电电压满足正常电压时切换为防雷地线耦合供电支路对电路总线供电；
当防雷地线耦合供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时CT感应供电支路供电电压满足正常电压时切换为CT感应供电支路供电；
当CT感应供电支路供电电压低于正常电压时，最后直接切换为蓄电池供电支路对电路总线进行供电；
S2、***以防雷地线耦合供电支路优先供电时，当防雷地线耦合供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时太阳能供电支路供电电压满足正常电压时切换为太阳能供电支防雷地线耦合供电支路对电路总线供电；
当太阳能供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时CT感应供电支路供电电压满足正常电压时切换为CT感应供电支路或直接为蓄电池供电支路对电路总线供电；
S3，根据步骤S1和S2，在CT感应供电支路或蓄电池供电支路单独供电时，当BMS管理***通过电压检测单元检测到防雷地线耦合供电支路或太阳能供电支路供电电压满足正常电压时，BMS管理***通过控制防雷地线耦合供电支路或太阳能供电支路上的执行机构闭合，同时控制对应CT感应供电支路或蓄电池供电支路上的执行机构断开；
S4，步骤S4中防雷地线耦合供电支路供电优先级大于太阳能供电支路，当BMS管理***通过电压检测单元同时检测到防雷地线耦合供电支路和太阳能供电支路供电电压均满足正常电压时，BMS管理***优先切换防雷地线耦合供电支路供电。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明通过BMS管理***将CT感应取电、防雷地线耦合供电、太阳能供电以及锂电池供电模式进行存供协调控制，并有效监测各个供电模块的供电效率和运行状态，实现监测预警的功能，并且通过BMS管理***的控制和数据分析，在云监控平台实现对多功能互补电源各供电支路的供电效率、电能转化率、供能走势以及充放电状态等进行实时展示，并在监控平台实现对供电电源的故障预警，辅助状态检修；
2、本发明中设计防雷地线耦合供电支路，使输电线路在线监测***设备的取能方式摆脱了传统的必须依靠大容量蓄电池进行储能模式，输电线路状态监测装置可以在完全不需要蓄电池的情况下长期可靠工作，避免了蓄电池寿命影响整个装置寿命的情况，使在线监测类设备的工作稳定性和使用寿命大大加长；将取电装置的初级端串接到接地线回路中，不影响线路防雷性能、线路零序保护性能以及监测设备的可靠性；
3、本发明通过设计多CT线圈，通过主控模块设定常用CT和备用CT，备用CT始终处于热备用状态，另外将CT线圈采用防开路设计，保障了供电安全性。
4、本发明避免了在线监测设备因某一种供电方式不稳定而影响整个监测装置寿命的情况，使在线监测类设备的工作稳定性和使用寿命大大加长；另外，通过输电线路多能互补终端与云端通信及加密传输，将BMS管理分析数据上传至云监控平台，通过云监控平台实现对多能互补电源装置进行状态评价、趋势分析，智能定级，异常或隐患智能预告警等功能，并通过移动终端手机APP推送至运维人员手中，方便随时随地查看，最终实现多能互补电源***的供能稳定可靠、安装方便、成本合理、可测可观可控的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明总体原理框图。
图2为本发明中供电状态检测单元信号原理图。
图3为本发明中电量检测单元信号原理图。
图4为本发明中充电管理单元信号原理图。
图5为本发明中取电装置的信号原理图。
图6为本发明中防雷地线耦合取电等效图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种输电线路多能互补电源***，包括蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路以及防雷地线耦合供电支路，蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路以及防雷地线耦合供电支路并联设置且各供电支路均与BMS管理***和电源总线相连接，各供电支路上均设置有电压检测单元，防雷地线耦合供电支路、太阳能供电支路和CT感应供电支路上均设置有供电状态检测单元，利用供电状态检测单元检测各供电支路供电电源电压是否在正常范围范围内，通过支路供电状态检测电路检测CT感应电和太阳能是否为异常供电状态；通过电量检测电路实时监测蓄电池的电量；通过驱动电路将控制信号连接到继电器的线圈以控制各供电支路的通断且蓄电池供电支路上设置有电量检测单元和充电管理单元，电压检测单元、供电状态检测单元、电量检测单元和充电管理单元均与BMS管理***相连接，BMS管理***与监控平台相连接，监控平台与监控移动端相连接；BMS管理***将CT感应取电、防雷地线耦合供电、太阳能供电以及锂电池供电模式进行存供协调控制，并有效监测各个供电模块的供电效率和运行状态，实现监测预警的功能。
通过BMS管理***的控制和数据分析，在云监控平台实现对多功能互补电源各个模块的供电效率、电能转化率，供能走势、充放电状态等进行实时展示，并在监控平台实现对的供电电源的故障预警，辅助状态检修；监控平台采用C/S与B/S相结合的架构设计，数据库支持各主流商用数据库，也支持MySQL等开源数据库。云监控平台主要是对多功能互补电源各个模块的供电效率、电能转化率，供能走势、充放电状态等进行实时展示，并在监控平台实现对的供电电源以及在线监测设备的故障预警，辅助状态检修；移动APP采取跨平台语言Qt开发，支持评估、安卓、Windows Mobile等主流移动平台，网络通讯采取GPRS。移动APP便于运维人员随时随地查看多供能互补电源及在线监测设备的运行状态
所述蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路和防雷地线耦合供电支路分别通过对应的执行机构与电源总线相连接，电源总线与输电线路监测设备相连接；所述执行机构均与BMS管理***相连接。
所述蓄电池供电支路包括蓄电池，蓄电池为锂电池，利用锂电池存储电能并进行电池电量管理，蓄电池通过充电管理单元和对应的执行机构与电源总线相连接，蓄电池与输电总线上之间设置有电压检测单元和电量检测单元，充电管理单元和执行机构通过驱动电路与BMS管理***中MCU相连接。
所述防雷地线耦合供电支路包括取电装置，取电装置的原边跨接在放电间隙上且原边线路中转接退耦线圈，取电装置通过对应的执行机构与电源总线相连接，取电装置与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元，如图5所示，所述取电装置包括耦合感应互感器、防雷隔离保护模块、退耦线圈、整流滤波电路、自恢复型过压保护模块、电源管理模块、大功率启动缓冲模块和DC/DC模块，耦合感应互感器与架空避雷线相耦合，耦合感应互感器与防雷隔离保护模块相连接，防雷隔离保护模块分别与退耦线圈和整流滤波电路相连接，整流滤波电路与自恢复型过压保护模块相连接，自恢复型过压保护模块与电源管理模块相连接，电源管理模块分别与大功率启动缓冲模块和DC/DC模块相连接，大功率启动缓冲模块与DC/DC模块相连接，DC/DC模块与防雷隔离保护模块相连接，防雷隔离保护模块通过对应的执行机构与电源总线相连接，整流滤波电路、自恢复型过压保护模块、电源管理模块、大功率启动缓冲模块以及DC/DC模块均与GSM功率控制模块相连接；如图6所示，防雷地线耦合供电，采用是把输电线路架空防雷地线上的波动的感应能成功转换为一种具有恒压输出的稳定和安全的能源；防雷地线耦合供电，使输电线路在线监测***设备的取能方式摆脱了传统的必须依靠大容量蓄电池进行储能模式。输电线路状态监测装置可以在完全不需要蓄电池的情况下长期可靠工作，避免了蓄电池寿命影响整个装置寿命的情况，使在线监测类设备的工作稳定性和使用寿命大大加长；运用恒压源原理，将取电装置的初级端串接到地线回路其安全性分析如下：
（1）不影响线路防雷性能；将取电装置的原边跨接在放点间隙上，同时在原边线路中转接一个退耦线圈；这样当雷电落到架空地线上时，由于退耦线圈对瞬间雷电造成的大电流相当于断路，从而大电流依然会通过放电间隙放电。因此取电装置的接入并不会影响架空地线的性能；
（2）不影响线路零序保护性能；当输电线路中发生短路等故障时，导致三相电路出现不平衡的现象，相应的地线中会有很大的零序电流。同样，退耦线圈会起到瞬间隔离的作用，从而避免取电装置的损坏。同时当变电站做出相应的保护措施如切断整个线路或故障相时，取电装置内部的超级电容器放电，为线路上用电设备供电；因线路装有自动重合闸等设备，使线路会在较短的时间能恢复通电，所以超级电容可以很好的替代笨重的蓄电池；
（3）不影响监测设备可靠性；耦合取电装置前端装有保护装置，同时采用变压器进行隔离，从而原边和副边只有磁的联系使得设备本身具有很强的抗干扰能力；另外在装置的输出端也会有相应的保护装置，如过电流过电压保护等。
四条供电支路并联到电源总线，其中太阳能为常闭支路，***优先采用太阳能供电；在太阳能供电支路不足以提供正常电压时，采用蓄电池供电。蓄电池为常闭支路，填补支路切换瞬间的供电间隙，并作为***的备用电源。然后采用防雷地线耦合供电。CT感应电为常开支路，当且仅当太阳能、防雷地线耦合供电和蓄电池供电都处于异常状态时，采用CT感应电供电
所述太阳能供电支路包括太阳能面板，太阳能面板通过电源转换模块和对应的执行机构与电源总线相连接，太阳能面板与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元，太阳能面板把光能转化为电能，经电源管理模块转换成相应的直流电源供设备使用；
所述CT感应供电支路包括取电互感器，取电互感器穿设在输电线路上且取电互感器通过整流滤波电路、DC/DC模块和对应的执行机构与电源总线相连接，CT感应取电采用多线圈设计，将电缆穿过取电CT，互感器感应出电能量后，经整流、控制转换成相应的直流稳压电源，取电互感器与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元；输电线路感应取电基于电磁感应原理，将导线的电磁能转换成电能后为在线监测***供电。导线取能是利用特制的穿心式电流互感器从高压导线感应出能量，把母线上几安到几十千安的电流转换为1~60Ｖ的电压，再经过限流、整流、滤波、DC/DC后，给在线监测***供电，实现隔离式供电。对于输电线路在线监测技术，某些传感器需直接安装在导线上，以便于测量；CT感应供电受输电线路运行电流大小及取能转化效率的影响，供能功率（电流、电压）变化较大，为了解决CT线圈供电稳定性问题，本项目采用多CT线圈设计，通过主控模块设定常用CT和备用CT，备用CT始终处于热备用状态。另外，为了保障供电安全性，CT线圈采用防开路设计。
所述取电互感器包括常用取电互感器和备用取电互感器且备用取电互感器始终处于热备用状态；所述蓄电池供电支路、防雷地线耦合供电支路和太阳能供电支路均为常闭支路，CT感应供电支路为常开支路。
所述电源检测单元包括电压采样电路，电压采样电路与BMS管理***中MCU的ADC连接端口相连接；所述供电状态检测单元包括二极管，二极管串接在各供电支路和电源总线上之间且二极管两端并联设置有支路导通检测电路，支路导通检测电路与MCU的I/O端口相连接，电源检测单元采用供电支路上串联肖特基二极管的方式，一方面可以防止电源总线向供电电源反向充电，另一方面根据二极管两端的电压差判断该支路供电是否正常；如果电压差接近二极管正常工作时的导通压降，则该支路供电正常；否则该支路供电异常，需要及时切断该供电支路。
所述电压采样电路包括电阻R2和电阻R3，电阻R2的一端与供电电源相连接，电阻R2的另一端分别与MCU的ADC端口和电阻R3的一端相连接，电阻R3的另一端接地；所述支路导通检测电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、放大器U1和比较器U2，电阻R4的一端分别与供电电源、电阻R2的一端和二极管的正极相连接，电阻R2的另一端分别与放大器U1的同相输入端和电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端分别与二极管的负极和电源总线相连接，电阻R6的另一端分别与放大器U1的反相输入端和电阻R7的一端相连接，电阻R7的另一端接地，放大器U1的输出端接比较器U2的IN-端，比较器的IN+端接参考电压，比较器的输出端接MCU的I/O端。
蓄电池电量检测电路采用供电支路上串联高精度采样电阻的方式，一次充电开始后，流经采样电阻的电流与时间的积分得到流入的蓄电池的电量，加上蓄电池此次充电前的电量，即可以得到当前蓄电池的电量；蓄电池一次充电前的电量通过蓄电池的电量与电压关系估算得到；由于蓄电池作为备用电源一直连接在电源总线上，其电量相对较充足，因此可以根据电压相对准确地判断出电量多少；所述电量检测单元包括电阻R1、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、放大器U5和比较器U6，电阻R1串接在蓄电池供电支路上，电阻R16的一端分别与电阻R1的一端和蓄电池相连接，电阻R16的另一端分别与放大器U5的同相输入端和电阻R17的一端相连接，电阻R17的另一端接地，电阻R18的一端分别与电阻R1的一端和电源总线相连接，电阻R18的另一端分别与放大器U5的反相输入端和电阻R19的一端相连接，电阻R19的另一端接地，放大器U5的输出端分别与BMS***中MCU的ADC端和比较器U6的IN-端相连接，比较器U6的IN+端接参考电压，比较器U6的输出端接MCU的I/O端；
在蓄电池供电支路中串联一个50mΩ的高精度采样电阻R1，取R1的1脚与2脚的电压差ΔVR1做判断，当对蓄电池充电时，ΔVR1为负；蓄电池放电时，ΔVR1为正；采样电阻两端的电压经过分压后连接到放大器U5的Vin+和Vin－经过放大后输出Vout连接到STM32的ADC端口和比较器U6的IN—；STM32将模拟电压转换成数字电压，计算每次取样时的充放电电流值，通过电流与时间的积分得出流入的蓄电池的电量；同时，放大器的输出Vout和U6的参考电压Vref比较后的输出连接到STM32的I/O端口，作为MCU的中断信号。
充电管理单元由MCU与MOS管开关组成，嵌入式MCU通过控制输出PWM波的占空比控制充电的精度和速度，当蓄电池电量较少时，增大 PWM 波的占空比，加大输出电流以快速充电；当蓄电池电量较充足时，减小PWM 波的占空比，减小输出电流以缓慢充电；调整PWM波的占空比还可以抑制过大的充电电流，避免对蓄电池的损害；MCU选用STM32单片机，STM32单片机的输出只有3.3V，且不能给MOS管提供足够的驱动电流，这里采用3态8位缓冲器74LS244，将3.3V电平抬高到5V电平，并提供足够驱动MOS管的电流，同时可以起到信号隔离的作用，在一定程度上保护STM32；所述充电管理单元包括第一MOS管、第二MOS管、电阻R22和电阻R23，第一MOS管的栅极通过驱动电路接MCU的I/O端口，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的漏极与电阻R23的一端相连接，电阻R23的另一端分别与电阻R22的一端和第二MOS管的栅极相连接，第二MOS管的源极和电阻R22的另一端均与蓄电池相连接，第二MOS管的漏极接电源总线；
所述对应的执行机构包括继电器K1、继电器K2、继电器K3和继电器K4，继电器K1、继电器K2、继电器K3和继电器K4分别串接设置在防雷地线耦合供电支路、太阳能供电支路、CT感应供电支路和蓄电池供电支路上，继电器K2、继电器K3和继电器K4均通过驱动电路与BMS***中MCU的I/O端相连接，MCU通过 I/O 端口输出 PWM 信号控制 MOS 管的通断，以控制蓄电池充电的速度和精度；由MCU通过SPI接口接到LCD显示屏，显示当前供电电源的相关信息及实时报警信息；由蜂鸣器给出声音警报，三路电源并联接入到电源总线，为输电线路监测设备供电。
一种输电线路多能互补电源***的供电方法，包括以下步骤：
S1、***以太阳能供电支路优先供电时，当太阳能供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时防雷地线耦合供电支路供电电压满足正常电压时切换为防雷地线耦合供电支路对电路总线供电；
当防雷地线耦合供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时CT感应供电支路供电电压满足正常电压时切换为CT感应供电支路供电；
当CT感应供电支路供电电压低于正常电压时，最后直接切换为蓄电池供电支路对电路总线进行供电；
S2、***以防雷地线耦合供电支路优先供电时，当防雷地线耦合供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时太阳能供电支路供电电压满足正常电压时切换为太阳能供电支防雷地线耦合供电支路对电路总线供电；
当太阳能供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时CT感应供电支路供电电压满足正常电压时切换为CT感应供电支路或直接为蓄电池供电支路对电路总线供电；通过控制继电器 K1 立即将防雷地线耦合供电或通过控制继电器 K2太阳能板支路投入运行；若此时CT感应供电处于供电状态，在检测到防雷地线耦合供电或太阳能板供电正常后，再控制继电器 K3切断CT感应供电支路；这种采用更优供电方式的切换要确保“先开后断”，保障监测设备的稳定运行；
S3，根据步骤S1和S2，在CT感应供电支路或蓄电池供电支路单独供电时，当BMS管理***通过电压检测单元检测到防雷地线耦合供电支路或太阳能供电支路供电电压满足正常电压时，BMS管理***通过控制防雷地线耦合供电支路或太阳能供电支路上的执行机构闭合，同时控制对应CT感应供电支路或蓄电池供电支路上的执行机构断开；
S4，步骤S4中防雷地线耦合供电支路供电优先级大于太阳能供电支路，当BMS管理***通过电压检测单元同时检测到防雷地线耦合供电支路和太阳能供电支路供电电压均满足正常电压时，BMS管理***优先切换防雷地线耦合供电支路供电；当太阳能板供电、防雷地线耦合供电和CT感应供电支路中的任一支路出现故障需要切换到另一其它供电方式，这种由于故障的切换要确保蓄电池并联运行，以保证在太阳能板供电电源和CT感应供电电源同时掉电时，对监测设备不产生供电间隙；***通过光敏电路检测太阳能板所处环境阳光是否充足，光敏电路包括光照强度传感器，光照传感器与MCU的ADC端口连接，利用光照传感器实时监测太阳能板所处阳光强是否满足正常供电光照要求；通过电压检测电路检测各供电电源电压是否在正常的范围内；通过支路供电状态检测电路检测CT感应电和太阳能是否为异常供电状态；通过电量检测电路实时监测蓄电池的电量；通过驱动电路将控制信号连接到继电器的线圈以控制各供电支路的通断。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路多能互补电源***，其特征在于，包括蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路以及防雷地线耦合供电支路，蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路以及防雷地线耦合供电支路并联设置且各供电支路均与BMS管理***和电源总线相连接，各供电支路上均设置有电压检测单元，防雷地线耦合供电支路、太阳能供电支路和CT感应供电支路上均设置有供电状态检测单元且蓄电池供电支路上设置有电量检测单元和充电管理单元，电压检测单元、供电状态检测单元、电量检测单元和充电管理单元均与BMS管理***相连接，BMS管理***与监控平台相连接，监控平台与监控移动端相连接。
2.根据权利要求1所述的输电线路多能互补电源***，其特征在于，所述蓄电池供电支路、CT感应供电支路、太阳能供电支路和防雷地线耦合供电支路分别通过对应的执行机构与电源总线相连接，电源总线与输电线路监测设备相连接；所述执行机构均与BMS管理***相连接。
3.根据权利要求1或2所述的输电线路多能互补电源***，其特征在于，所述蓄电池供电支路包括蓄电池，蓄电池通过充电管理单元和对应的执行机构与电源总线相连接，蓄电池与输电总线上之间设置有电压检测单元和电量检测单元，充电管理单元和执行机构通过驱动电路与BMS管理***中MCU相连接。
4.根据权利要求1或2所述的输电线路多能互补电源***，其特征在于，所述防雷地线耦合供电支路包括取电装置，取电装置的原边跨接在放电间隙上且原边线路中转接退耦线圈，取电装置通过对应的执行机构与电源总线相连接，取电装置与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元；
所述太阳能供电支路包括太阳能面板，太阳能面板通过电源转换模块和对应的执行机构与电源总线相连接，太阳能面板与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元；
所述CT感应供电支路包括取电互感器，取电互感器穿设在输电线路上且取电互感器通过整流滤波电路、DC/DC模块和对应的执行机构与电源总线相连接，取电互感器与电源总线之间设置有电源检测单元和供电状态检测单元。
5.根据权利要求4所述的输电线路多能互补电源***，其特征在于，所述取电装置包括耦合感应互感器、防雷隔离保护模块、退耦线圈、整流滤波电路、自恢复型过压保护模块、电源管理模块、大功率启动缓冲模块和DC/DC模块，耦合感应互感器与架空避雷线相耦合，耦合感应互感器与防雷隔离保护模块相连接，防雷隔离保护模块分别与退耦线圈和整流滤波电路相连接，整流滤波电路与自恢复型过压保护模块相连接，自恢复型过压保护模块与电源管理模块相连接，电源管理模块分别与大功率启动缓冲模块和DC/DC模块相连接，大功率启动缓冲模块与DC/DC模块相连接，DC/DC模块与防雷隔离保护模块相连接，防雷隔离保护模块通过对应的执行机构与电源总线相连接，整流滤波电路、自恢复型过压保护模块、电源管理模块、大功率启动缓冲模块以及DC/DC模块均与GSM功率控制模块相连接；
所述取电互感器包括常用取电互感器和备用取电互感器且备用取电互感器始终处于热备用状态；所述蓄电池供电支路、防雷地线耦合供电支路和太阳能供电支路均为常闭支路，CT感应供电支路为常开支路。
6.根据权利要求1所述的输电线路多能互补电源***，其特征在于，所述电源检测单元包括电压采样电路，电压采样电路与BMS管理***中MCU的ADC连接端口相连接；所述供电状态检测单元包括二极管，二极管串接在各供电支路和电源总线上之间且二极管两端并联设置有支路导通检测电路，支路导通检测电路与MCU的I/O端口相连接。
7.根据权利要求6所述的输电线路多能互补电源***，其特征在于，所述电压采样电路包括电阻R2和电阻R3，电阻R2的一端与供电电源相连接，电阻R2的另一端分别与MCU的ADC端口和电阻R3的一端相连接，电阻R3的另一端接地；所述支路导通检测电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、放大器U1和比较器U2，电阻R4的一端分别与供电电源、电阻R2的一端和二极管的正极相连接，电阻R2的另一端分别与放大器U1的同相输入端和电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端分别与二极管的负极和电源总线相连接，电阻R6的另一端分别与放大器U1的反相输入端和电阻R7的一端相连接，电阻R7的另一端接地，放大器U1的输出端接比较器U2的IN-端，比较器的IN+端接参考电压，比较器的输出端接MCU的I/O端。
8.根据权利要求1所述的输电线路多能互补电源***，其特征在于，所述电量检测单元包括电阻R1、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、放大器U5和比较器U6，电阻R1串接在蓄电池供电支路上，电阻R16的一端分别与电阻R1的一端和蓄电池相连接，电阻R16的另一端分别与放大器U5的同相输入端和电阻R17的一端相连接，电阻R17的另一端接地，电阻R18的一端分别与电阻R1的一端和电源总线相连接，电阻R18的另一端分别与放大器U5的反相输入端和电阻R19的一端相连接，电阻R19的另一端接地，放大器U5的输出端分别与BMS***中MCU的ADC端和比较器U6的IN-端相连接，比较器U6的IN+端接参考电压，比较器U6的输出端接MCU的I/O端；所述充电管理单元包括第一MOS管、第二MOS管、电阻R22和电阻R23，第一MOS管的栅极通过驱动电路接MCU的I/O端口，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的漏极与电阻R23的一端相连接，电阻R23的另一端分别与电阻R22的一端和第二MOS管的栅极相连接，第二MOS管的源极和电阻R22的另一端均与蓄电池相连接，第二MOS管的漏极接电源总线。
9.根据权利要求2所述的输电线路多能互补电源***，其特征在于，所述对应的执行机构包括继电器K1、继电器K2、继电器K3和继电器K4，继电器K1、继电器K2、继电器K3和继电器K4分别串接设置在防雷地线耦合供电支路、太阳能供电支路、CT感应供电支路和蓄电池供电支路上，继电器K2、继电器K3和继电器K4均通过驱动电路与BMS***中MCU的I/O端相连接。
10.根据权利要求1所述的输电线路多能互补电源***的供电方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、***以太阳能供电支路优先供电时，当太阳能供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时防雷地线耦合供电支路供电电压满足正常电压时切换为防雷地线耦合供电支路对电路总线供电；
当防雷地线耦合供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时CT感应供电支路供电电压满足正常电压时切换为CT感应供电支路供电；
当CT感应供电支路供电电压低于正常电压时，最后直接切换为蓄电池供电支路对电路总线进行供电；
S2、***以防雷地线耦合供电支路优先供电时，当防雷地线耦合供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时太阳能供电支路供电电压满足正常电压时切换为太阳能供电支防雷地线耦合供电支路对电路总线供电；
当太阳能供电支路供电电压低于正常电压时，切换蓄电池供电支路临时供电填补切换瞬间的供电间隙，同时CT感应供电支路供电电压满足正常电压时切换为CT感应供电支路或直接为蓄电池供电支路对电路总线供电；
S3，根据步骤S1和S2，在CT感应供电支路或蓄电池供电支路单独供电时，当BMS管理***通过电压检测单元检测到防雷地线耦合供电支路或太阳能供电支路供电电压满足正常电压时，BMS管理***通过控制防雷地线耦合供电支路或太阳能供电支路上的执行机构闭合，同时控制对应CT感应供电支路或蓄电池供电支路上的执行机构断开；
S4，步骤S3中防雷地线耦合供电支路供电优先级大于太阳能供电支路，当BMS管理***通过电压检测单元同时检测到防雷地线耦合供电支路和太阳能供电支路供电电压均满足正常电压时，BMS管理***优先切换防雷地线耦合供电支路供电。
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