CN111130152B - 一种高压输电线路稳定取能装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压输电线路稳定取能装置及其应用方法，取能装置包括阻尼支路、取能支路和阻抗调控支路，阻抗调控支路包括调控磁芯T3、第二导线l3、调控整流电路、超级电容储能单元及逆变电路，第二导线l3和输电线缆之间串接有第一开关K1，超级电容储能单元和取能支路的负载连接端子之间串接有第二开关K2，超级电容储能单元和逆变电路之间串接有第三开关K3；应用方法包括将阻抗调控支路作为可控的电流源，控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路的阻抗以实现高压输电线路的稳定取能。本发明能在输电线路电流变化的时候为负载获得稳定取能，具有取能稳定性高、实时性好，响应快的优点。

Description

一种高压输电线路稳定取能装置及其应用方法

技术领域

本发明主要涉及到高压输电线路在线取电领域，具体涉及一种高压输电线路稳定取能装置及其应用方法。

背景技术

考虑到输电线路运行安全的重要性及与日俱增的事故安全隐患，国内外研究都把焦点聚集在输电线路状态参数的监测及故障诊断上，使高压输电线路实时监测系统取得了突飞猛进的发展，但是高压输电线路实时监测设备的供能电源不易获取，而这一直是限制输电线路在线实时监测设备广泛应用的重要问题。

随着我国电力行业迅速发展和输电线路电压等级提高，对输电线路进行状态监测与在线故障检修更有着重要意义。因此，提供稳定可靠的电源是保证线路监测检修设备正常工作的关键。目前已有多种供电方法，蓄电池供电、太阳能供电等，但这些方法均存在缺陷或不稳定等因素。从输电线路在线取电是一种较为可靠的供能方法，而目前最常用的在线取电方式是电流互感器感应取电，并利用超级电容储存电能等方式。因该方法安装简单、受环境因素影响小，被广泛使用。但是常规电流互感器取电装置主要存在磁路易饱和、取电功率小，而且在输电线路电流变化时取能不稳定等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种高压输电线路稳定取能装置及其应用方法，本发明能在输电线路电流变化的时候为负载获得稳定取能，具有取能稳定性高、实时性好，响应快的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高压输电线路稳定取能装置，包括阻尼支路、取能支路和阻抗调控支路，所述阻尼支路包括用于套设在输电线缆上的开气隙磁芯T1，所述开气隙磁芯T1上绕设有第一副边绕组，所述第一副边绕组上并联有并联谐振电容C，其特征在于：所述阻抗调控支路包括调控磁芯T3、第二导线l3、调控整流电路、超级电容储能单元及逆变电路，所述第二导线l3与穿过开气隙磁芯T1部分的输电线缆并联且插设于调控磁芯T3的内孔中作为原边绕组，所述调控磁芯T3上绕设的第二副边绕组依次通过调控整流电路、超级电容储能单元、逆变电路与第一副边绕组并联连接，所述第二导线l3和输电线缆之间串接有第一开关K1，所述超级电容储能单元和取能支路的负载连接端子之间串接有第二开关K2，所述超级电容储能单元和逆变电路之间串接有第三开关K3。

可选地，所述取能支路包括取能磁芯T2、第一导线l2和取能整流电路，所述第一导线l2与穿过开气隙磁芯T1部分的输电线缆并联且插设于取能磁芯T2的内孔中作为原边绕组，所述取能磁芯T2上绕设有第三副边绕组，所述第三副边绕组的输出端通过取能整流电路和取能支路的负载连接端子相连。

可选地，还包括控制单元，所述控制单元的供电端和取能支路的负载连接端子相连，所述第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3均为电子开关器件，所述逆变电路与开气隙磁芯T1的副边绕组之间连接有用于切换正向连接或者反向连接的切换开关，所述切换开关、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3的控制端分别与控制单元的控制输出端相连。

此外，本发明还提供一种前述高压输电线路稳定取能装置的应用方法，实施步骤包括：

1)检测取能支路在当前时刻t的电流I_t；

2)将阻抗调控支路作为可控的电流源，根据当前时刻t的电流I_t的大小和负载连接端子所连接负载正常工作的电流范围控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路的阻抗以实现高压输电线路的稳定取能。

可选地，所述控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t小于预设的第一阈值X₁时，断开第一开关K1、第三开关K3，闭合第二开关K2，逆变电路与第一副边绕组正向连接，根据当前时刻t的电流I_t、预设的第一阈值X₁之间的差值计算取能支路需要补偿的电能，在通过取能支路和阻抗调控支路的超级电容储能单元共同向负载供电的同时，通过逆变电路控制超级电容储能单元的放电速度使其提供取能支路需要补偿的电能使负载获得稳定的电能，其中第一阈值X₁为负载连接端子所连接负载正常工作的电流下限值。

可选地，所述控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t大于预设的第一阈值X₁且小于预设的第二阈值X₂时，闭合第一开关K1，断开第二开关K2、第三开关K3，逆变电路与第一副边绕组断开连接，根据当前时刻t的电流I_t、预设的第一阈值X₁之间的差值计算取能支路多余的电能，在通过取能支路向负载供电的同时，通过逆变电路控制超级电容储能单元的充电速度使其消耗取能支路多余的电能使负载获得稳定的电能，其中第二阈值X₂为负载连接端子所连接负载正常工作的电流上限值。

可选地，所述控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t大于第二阈值X₂时，根据取能支路的历史电流数据预测下一时刻的预测电流I_t+1；根据下一时刻的预测电流I_t+1计算反向电流i₂；将逆变电路与开气隙磁芯T1的副边绕组反接，并根据反向电流i₂调节取能支路的阻抗使负载获得稳定的电能。

可选地，所述预测下一时刻的预测电流I_t+1的函数表达式为：

上式中，x₁，x₂，……，x_(t-2)，x_(t-1)，x_t分别为权重，I₁，I₂，……，I_(t-2)，I_(t-1)分别为历史电流数据中时刻1至时刻t-1取能支路的历史电流大小，I_t为取能支路当前时刻t的电流。

可选地，所述预测电流I_t+1计算反向电流i₂的步骤包括：首先根据下式计算出系数k的值，然后根据i₂＝k*i_(t+1)计算出反向电流i₂的值；

上式中，I_t为取能支路当前时刻t的电流，Z_a为阻尼支路总阻抗，Z_b为取能支路总阻抗，I_a为阻尼支路的电流，I_b为取能支路的电流。

可选地，所述根据反向电流i₂调节取能支路的阻抗使负载获得稳定的电能的步骤包括：将反向电流i₂除以第一副边绕组的匝数N作为指令电流i_a ^*，将指令电流i_a ^*、第一副边绕组的实际电流i_a一起作为带有环宽为2ΔI的滞环特性比较器的输入，通过所述带有环宽为2ΔI的滞环特性比较器根据指令电流i_a ^*、第一副边绕组的实际电流i_a之间的偏差来控制逆变电路的占空比开关管的通断状态以调节逆变电路的输出电流。

和现有技术相比，本发明高压输电线路稳定取能装置具有下述优点：

1、本发明的阻抗调控支路包括调控磁芯T3、第二导线l3、调控整流电路、超级电容储能单元及逆变电路，第二导线l3与穿过开气隙磁芯T1部分的输电线缆并联且插设于调控磁芯T3的内孔中作为原边绕组，调控磁芯T3上绕设的第二副边绕组依次通过调控整流电路、超级电容储能单元、逆变电路与第一副边绕组并联连接，通过上述结构使得阻抗调控支路构成了一个可控的电流源，而且通过超级电容储能单元的充电、放电状态切换可实现对阻尼支路进行阻抗调整，可实现高压输电线路稳定取能，能在输电线路电流变化的时候为负载获得稳定取能，具有取能稳定性高、实时性好，响应快的优点。

2、本发明第二导线l3和输电线缆之间串接有第一开关K1，超级电容储能单元和取能支路的负载连接端子之间串接有第二开关K2，超级电容储能单元和逆变电路之间串接有第三开关K3，通过上述开关器件，可方便适用于不同负载的高压输电线路稳定取能需求。

3、与常规的互感器取电相比，本发明高压输电线路稳定取能装置明显提高了功率的输出。避免了小电流情况下，输电线路取电出现供能不足的问题。

4、常规线圈感应取电为获取大功率，采用不开气隙线圈，磁芯易饱和，本发明阻尼支路采用开气隙线圈避免大电流情况下线圈饱和的问题。

和现有技术相比，本发明高压输电线路稳定取能装置的应用方法具有下述优点：输电线路的电流会时常波动，在线路电流波动的时候，本发明高压输电线路稳定取能装置的应用方法将阻抗调控支路作为可控的电流源，根据当前时刻t的电流I_t的大小和负载连接端子所连接负载正常工作的电流范围控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路的阻抗以实现高压输电线路的稳定取能，本发明能克服输电线路电流波动，达到连续调节阻抗的目的，从而能在输电线路电流变化的时候为负载获得稳定取能，具有取能稳定性高、实时性好，响应快的优点。

附图说明

图1为本发明实施例装置的结构示意图。

图2为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图3为本发明实施例方法的具体步骤示意图。

图4为本发明实施例中阻抗调控支路的等效阻抗原理示意图。

图5为本发明实施例中的控制原理示意图。

图6为本发明实施例中的滞环比较方式的指令电流和输出电流。

具体实施方式

如图1所示，本实施例高压输电线路稳定取能装置包括阻尼支路1、取能支路2和阻抗调控支路3，阻尼支路1包括用于套设在输电线缆(图1中表示为l1)上的开气隙磁芯T1，开气隙磁芯T1上绕设有第一副边绕组，第一副边绕组上并联有并联谐振电容C，阻抗调控支路3包括调控磁芯T3、第二导线l3、调控整流电路、超级电容储能单元及逆变电路，第二导线l3与穿过开气隙磁芯T1部分的输电线缆并联且插设于调控磁芯T3的内孔中作为原边绕组，调控磁芯T3上绕设的第二副边绕组依次通过调控整流电路、超级电容储能单元、逆变电路与第一副边绕组并联连接，第二导线l3和输电线缆之间串接有第一开关K1，超级电容储能单元和取能支路2的负载连接端子之间串接有第二开关K2，超级电容储能单元和逆变电路之间串接有第三开关K3。

如图1所示，取能支路2包括取能磁芯T2、第一导线l2和取能整流电路，所述第一导线l2与穿过开气隙磁芯T1部分的输电线缆并联且插设于取能磁芯T2的内孔中作为原边绕组，所述取能磁芯T2上绕设有第三副边绕组，所述第三副边绕组的输出端通过取能整流电路和取能支路2的负载连接端子相连。

此外，作为一种可选的实施方式，本实施例还包括控制单元，控制单元的供电端和取能支路2的负载连接端子相连，所述第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3均为电子开关器件，所述逆变电路与开气隙磁芯T1的副边绕组之间连接有用于切换正向连接或者反向连接的切换开关，所述切换开关、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3的控制端分别与控制单元的控制输出端相连。

如图2所示，本实施例高压输电线路稳定取能装置的应用方法的实施步骤包括：

1)检测取能支路2在当前时刻t的电流I_t；

2)将阻抗调控支路3作为可控的电流源，根据当前时刻t的电流I_t的大小和负载连接端子所连接负载正常工作的电流范围控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路1的阻抗以实现高压输电线路的稳定取能。

如图3所示，控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路1的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t小于预设的第一阈值X₁(简称条件1)时，断开第一开关K1、第三开关K3，闭合第二开关K2，逆变电路与第一副边绕组正向连接，根据当前时刻t的电流I_t、预设的第一阈值X₁之间的差值计算取能支路2需要补偿的电能，在通过取能支路2和阻抗调控支路3的超级电容储能单元共同向负载供电的同时，通过逆变电路控制超级电容储能单元的放电速度使其提供取能支路2需要补偿的电能使负载获得稳定的电能，其中第一阈值X₁为负载连接端子所连接负载正常工作的电流下限值。

如图3所示，控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路1的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t大于预设的第一阈值X₁且小于预设的第二阈值X₂(简称条件2)时，闭合第一开关K1，断开第二开关K2、第三开关K3，逆变电路与第一副边绕组断开连接，根据当前时刻t的电流I_t、预设的第一阈值X₁之间的差值计算取能支路2多余的电能，在通过取能支路2向负载供电的同时，通过逆变电路控制超级电容储能单元的充电速度使其消耗取能支路2多余的电能使负载获得稳定的电能，其中第二阈值X₂为负载连接端子所连接负载正常工作的电流上限值。

如图3所示，控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路1的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t大于第二阈值X₂(简称条件3)时，根据取能支路2的历史电流数据预测下一时刻的预测电流I_t+1；根据下一时刻的预测电流I_t+1计算反向电流i₂；将逆变电路与开气隙磁芯T1的副边绕组反接，并根据反向电流i₂调节取能支路2的阻抗使负载获得稳定的电能。

本实施例中，预测下一时刻的预测电流I_t+1的函数表达式为：

上式中，x₁，x₂，……，x_(t-2)，x_(t-1)，x_t分别为权重，I₁，I₂，……，I_(t-2)，I_(t-1)分别为历史电流数据中时刻1至时刻t-1取能支路2的历史电流大小，I_t为取能支路2当前时刻t的电流。输入阻尼支路的反向电流i₂的大小，取决于输电线路电流的大小，而输电线路电流的大小可以通过检测取能支路电流的大小体现出来。每隔时间Δt(Δt很小)对取能支路电流采样，并将数据进行储存。定义周期T内有t个采样点，记这t个采样的时间点分别为t₁、t₂……t_(t-2)、t_(t-1)、t_t，利用这t个采样点的电流值预测下一时刻的电流值I_(t+1)。当采样得到t_(t+1)时刻的电流值，则利用t₂、t₃……t_(t-1)、t_t、t_(t+1)时刻的电流值预测下一时刻t_(t+2)的电流值I_(t+2)，以此类推。设定x₁、x₂……x_(t-2)、x_(t-1)、x_t为不同的权数，I₁、I₂……I_(t-2)、I_(t-1)、I_t分别为t₁至t_t时刻的取能支路电流大小。本实施例中，利用加权平均法来预测下一时刻t_(t+1)的电流I_(t+1)的大小，计算函数式如式(1)所示。本实施例中，式(1)权重的确定方式如下：越接近t_(t+1)时刻，其对应时刻电流的所占权重越大，时间往前，依次递减。权重大小的确定还与时间T内采样点的个数t有关，个数t越多，权重越小。

本实施例中，预测电流I_t+1计算反向电流i₂的步骤包括：首先根据下式计算出系数k的值，然后根据i₂＝k*i_(t+1)计算出反向电流i₂的值；

上式中，I_t为取能支路2当前时刻t的电流，Z_a为阻尼支路1总阻抗，Z_b为取能支路2总阻抗，I_a为阻尼支路1的电流，I_b为取能支路2的电流。

本实施例中，根据反向电流i₂调节取能支路2的阻抗使负载获得稳定的电能的步骤包括：将反向电流i₂除以第一副边绕组的匝数N作为指令电流i_a ^*，将指令电流i_a ^*、第一副边绕组的实际电流i_a一起作为带有环宽为2ΔI的滞环特性比较器的输入，通过所述带有环宽为2ΔI的滞环特性比较器根据指令电流i_a ^*、第一副边绕组的实际电流i_a之间的偏差来控制逆变电路的占空比开关管的通断状态以调节逆变电路的输出电流。

在阻尼支路1处于谐振状态的前提下，取能支路2上分得电流为X1时刚好供负载正常工作。参见图2，本实施例中条件判断的步骤具体为：

S1、首先判断条件1是否成立，在条件1成立的情况下：当前时刻t的电流I_t小于预设的第一阈值X₁(I_t<X₁)，得出结论:取能支路2所分得的电流不足以给负载供能，在此情况下，断开第一开关K1、第三开关K3，闭合第二开关K2，此时由取能支路2和阻抗调控支路3的超级电容储能单元共同向负载供电，稳定负载所需电能，超级电容储能单元所要补偿的电能等于负载所需电能减去取能支路所获的电能。通过检测取能支路2当前时刻t的电流I_t并与标准电流X1比较，经过计算得出需要补偿电能的大小，再通过调节PWM波占空比控制可控开关，控制超级电容储能单元的电能释放。在条件1不成立的情况下，继续执行下一步；

S2、判断条件2是否成立，在条件2成立的情况下：当前时刻t的电流I_t大于预设的第一阈值X₁且小于预设的第二阈值X₂(X₁<I_t<X₂)时，此时取能支路2所获得的电流给负载供电的同时可以给超级电容储能单元充电，在此情况下，闭合第一开关K1，断开第二开关K2、第三开关K3，逆变电路与第一副边绕组断开连接，根据当前时刻t的电流I_t、预设的第一阈值X₁之间的差值计算取能支路2多余的电能，在通过取能支路2向负载供电的同时，通过逆变电路控制超级电容储能单元的充电速度使其消耗取能支路2多余的电能使负载获得稳定的电能，其中第二阈值X₂为负载连接端子所连接负载正常工作的电流上限值。PWM波的占空比根据当前时刻t的电流I_t的大小决定，与标准值X1比较，I_t-X1值大，其占空比大，即给电容的充电速度快；反之，充电速度慢。在条件2不成立的情况下，继续执行下一步；

S3、判断条件3是否成立，在条件3成立的情况下：当前时刻t的电流I_t大于第二阈值X₂(I_t>X₂)，此时电流过大，需要调整阻尼支路阻抗大小，减小取能支路2及阻抗调控支路3所获得的电流。在此情况下，根据取能支路2的历史电流数据预测下一时刻的预测电流I_t+1；根据下一时刻的预测电流I_t+1计算反向电流i₂；将逆变电路与开气隙磁芯T1的副边绕组反接，并根据反向电流i₂调节取能支路2的阻抗使负载获得稳定的电能。

需要说明的是，当前时刻t的电流I_t等于预设的第一阈值X₁、等于预设的第二阈值X₂的边界情形可以根据需要进行指定其所属的范围。例如，将其指定为条件2，则条件2成为当前时刻t的电流I_t大于等于预设的第一阈值X₁且小于等于预设的第二阈值X₂。

本实施例中，条件3的相关过程的分析和推导如下：

图4为阻抗调控支路3的阻抗等效电路，由图4可知，将阻抗调控支路3的取能经过一系列的处理，反向输入阻尼支路1的二次侧并联的并联谐振电容C可达到连续调节阻抗的目的，从而稳定流入取能支路的电流大小。记输电线路电流为i_t，逆变电路的输出接阻尼支路1的并联谐振电容C的电流折算到开气隙磁芯T1的一次侧后为i₂，阻尼支路1谐振时注入反向电流i₂后的阻抗为Z_q，i₂＝k*i_t。根据图2等效电路可得阻抗Z_q的函数表达式为：

上式中，U和I分别为阻尼支路1谐振时的电压和电流，k为注入电流i₂与输电线路电流i_t的比值，Z为注入反向电流i₂前阻尼支路的阻抗。由上式推导出的公式可知，改变k值的大小，即可控制阻抗Z_q的大小。因i₂＝k*i_t，所以控制反向电流i₂的大小，即可达到连续调节阻尼支路1的阻抗，继而达到连续调节流入取能支路2的电流大小。

正如前文所示，本实施例中采用加权方法预测出下一时刻的取能支路电流I_(t+1)的大小，从而计算输入到阻尼支路的反向电流i₂的大小。检测输电线路的电流大小为i_t，记阻尼支路总阻抗和取能支路总阻抗分别为Z_a、Z_b，阻尼支路与取能支路所分电流分别为I_a、I_b，阻抗调控支路3等效为一个电流源。其阻抗比与电流比满足关系式：Z_a/Z_b＝I_b/I_a。若要求流入取能支路的电流稳定在I_b，假设预测到下一时刻取能支路电流为I_(t+1)，通过计算可以得出输电线路下一时刻的电流i_(t+1)，结合图4推导出的公式可得式(2)，根据式(2)可求出k得值，由i₂＝k*i_(t+1)得出i₂的值。

参见图5，针对条件3，本实施例中将反向电流i₂除以第一副边绕组的匝数N作为指令电流i_a ^*，将指令电流i_a ^*、第一副边绕组的实际电流i_a一起作为带有环宽为2ΔI的滞环特性比较器的输入，通过根据其偏差来控制PWM的占空比开关管VT1和VT4的通断。当VT1导通时，i会增大，当VT4导通时，i减小。通过2ΔI的环宽控制，实际电流值会在i_a ^*+ΔI和i_a ^*-ΔI的范围内波动跟踪。图6为滞环比较方式的指令电流和输出电流，中间的黑色波动线为电路实际电流的大小；上部平滑曲线与下部平滑曲线的环宽为2ΔI；中间平滑曲线为指令电流i_a ^*。环宽不能过大或是过小，过大的环宽，开关动作频率稍低，但是其误差较大；若是环宽较小，虽然其误差小，但是开关的动作频率会提升，从而超过开关管的最大负荷，同时开关管的损耗也大大增加。采用滞环比较跟踪控制技术，硬件电路结构简单；闭环实时控制，反应快，在负载变化的时候其效果不受影响；其重点是对于本文在线取电的阻尼支路1的阻抗连续可调能达到很好的效果，从而稳定取能支路的电流。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压输电线路稳定取能装置，包括阻尼支路(1)、取能支路(2)和阻抗调控支路(3)，所述阻尼支路(1)包括用于套设在输电线缆上的开气隙磁芯T1，所述开气隙磁芯T1上绕设有第一副边绕组，所述第一副边绕组上并联有并联谐振电容C，其特征在于：所述阻抗调控支路(3)包括调控磁芯T3、第二导线l3、调控整流电路、超级电容储能单元及逆变电路，所述第二导线l3与穿过开气隙磁芯T1部分的输电线缆并联且插设于调控磁芯T3的内孔中作为原边绕组，所述调控磁芯T3上绕设的第二副边绕组依次通过调控整流电路、超级电容储能单元、逆变电路与第一副边绕组并联连接，所述第二导线l3和输电线缆之间串接有第一开关K1，所述超级电容储能单元和取能支路(2)的负载连接端子之间串接有第二开关K2，所述超级电容储能单元和逆变电路之间串接有第三开关K3。

2.根据权利要求1所述的高压输电线路稳定取能装置，其特征在于：所述取能支路(2)包括取能磁芯T2、第一导线l2和取能整流电路，所述第一导线l2与穿过开气隙磁芯T1部分的输电线缆并联且插设于取能磁芯T2的内孔中作为原边绕组，所述取能磁芯T2上绕设有第三副边绕组，所述第三副边绕组通过取能整流电路和取能支路(2)的负载连接端子相连。

3.根据权利要求1所述的高压输电线路稳定取能装置，其特征在于：还包括控制单元，所述控制单元的供电端和取能支路(2)的负载连接端子相连，所述第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3均为电子开关器件，所述逆变电路与开气隙磁芯T1的副边绕组之间连接有用于切换正向连接或者反向连接的切换开关，所述切换开关、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3的控制端分别与控制单元的控制输出端相连。

4.一种权利要求1或2或3所述的高压输电线路稳定取能装置的应用方法，其特征在于，实施步骤包括：

1)检测取能支路(2)在当前时刻t的电流I_t；

2)将阻抗调控支路(3)作为可控的电流源，根据当前时刻t的电流I_t的大小和负载连接端子所连接负载正常工作的电流范围控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路(1)的阻抗以实现高压输电线路的稳定取能。

5.根据权利要求4所述的高压输电线路稳定取能装置的应用方法，其特征在于，所述控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路(1)的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t小于预设的第一阈值X₁时，断开第一开关K1、第三开关K3，闭合第二开关K2，逆变电路与第一副边绕组正向连接，根据当前时刻t的电流I_t、预设的第一阈值X₁之间的差值计算取能支路(2)需要补偿的电能，在通过取能支路(2)和阻抗调控支路(3)的超级电容储能单元共同向负载供电的同时，通过逆变电路控制超级电容储能单元的放电速度使其提供取能支路(2)需要补偿的电能使负载获得稳定的电能，其中第一阈值X₁为负载连接端子所连接负载正常工作的电流下限值。

6.根据权利要求4所述的高压输电线路稳定取能装置的应用方法，其特征在于，所述控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路(1)的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t大于预设的第一阈值X₁且小于预设的第二阈值X₂时，闭合第一开关K1，断开第二开关K2、第三开关K3，逆变电路与第一副边绕组断开连接，根据当前时刻t的电流I_t、预设的第一阈值X₁之间的差值计算取能支路(2)多余的电能，在通过取能支路(2)向负载供电的同时，通过逆变电路控制超级电容储能单元的充电速度使其消耗取能支路(2)多余的电能使负载获得稳定的电能，其中第二阈值X₂为负载连接端子所连接负载正常工作的电流上限值。

7.根据权利要求4所述的高压输电线路稳定取能装置的应用方法，其特征在于，所述控制超级电容储能单元的充电、放电状态切换以及逆变电路输出的连接状态调整阻尼支路(1)的阻抗包括：在当前时刻t的电流I_t大于第二阈值X₂时，根据取能支路(2)的历史电流数据预测下一时刻的预测电流I_t+1；根据下一时刻的预测电流I_t+1计算反向电流i₂；将逆变电路与开气隙磁芯T1的副边绕组反接，并根据反向电流i₂调节取能支路(2)的阻抗使负载获得稳定的电能。

8.根据权利要求7所述的高压输电线路稳定取能装置的应用方法，其特征在于，所述预测下一时刻的预测电流I_t+1的函数表达式为：

上式中，x₁，x₂，……，x_(t-2)，x_(t-1)，x_t分别为权重，I₁，I₂，……，I_(t-2)，I_(t-1)分别为历史电流数据中时刻1至时刻t-1取能支路(2)的历史电流大小，I_t为取能支路(2)当前时刻t的电流。

9.根据权利要求7所述的高压输电线路稳定取能装置的应用方法，其特征在于，所述预测电流I_t+1计算反向电流i₂的步骤包括：首先根据下式计算出系数k的值，然后根据i₂＝k*i_(t+1)计算出反向电流i₂的值；

上式中，I_t为取能支路(2)当前时刻t的电流，Z_a为阻尼支路(1)总阻抗，Z_b为取能支路(2)总阻抗，I_a为阻尼支路(1)的电流，I_b为取能支路(2)的电流。

10.根据权利要求7所述的高压输电线路稳定取能装置的应用方法，其特征在于，所述根据反向电流i₂调节取能支路(2)的阻抗使负载获得稳定的电能的步骤包括：将反向电流i₂除以第一副边绕组的匝数N作为指令电流i_a ^*，将指令电流i_a ^*、第一副边绕组的实际电流i_a一起作为带有环宽为2ΔI的滞环特性比较器的输入，通过所述带有环宽为2ΔI的滞环特性比较器根据指令电流i_a ^*、第一副边绕组的实际电流i_a之间的偏差来控制逆变电路的占空比开关管的通断状态以调节逆变电路的输出电流。

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