CN113949170B - 融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法，包括以下步骤：建立融合于双联绝缘子串的无线供电系统模型；分析融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数；根据融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数计算系统最佳负载状态。本发明能够在双通道供电的情况下自动寻找效率最优点，提高供电效率。

Description

融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法
技术领域
本发明涉及无线供电技术领域，具体涉及一种融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法。
背景技术
无线电能传输技术利用电磁感应原理，以磁场作为电能传输载体，发射线圈产生的交变磁场在接收线圈内感应出电压，从而实现电能的无线传输。该技术能有效解决传统有线电能传输的一些缺陷，如漏电和接触火花等安全问题。目前，无线电能传输技术已被利用在感应式加热器，手机充电，电动汽车充电等领域。
随着电网规模的不断扩大，电力系统的运行和控制也愈加的复杂，由于气候，人为等原因造成的停电对经济和社会产生的影响也愈发的严重，因此，对于电力线路监控，提前发现故障并作出预警尤为重要。现有的电力线路监控供电常用方式有利用新能源发电外加备用蓄电池，但是新能源发电供电并不稳定，增加了蓄电池的使用次数，大大缩减了蓄电池的使用寿命。因此提供一种稳定的、可靠的供电方法是电力线路检测系统中一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法，用于高效地给高压线路的检测设备进行供电。
为达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法，包括以下步骤：
建立融合于双联绝缘子串的无线供电系统模型；
分析融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数，
根据融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数计算系统最佳负载状态。
进一步地，所述融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数包括：第一通道输入电流II1和输入电压UI1、第二通道输入电流II2和输入电压UI2、第一通道输出电流Io1、第二通道输出电流Io2以及负载额定工作电压UO。
进一步地，所述计算系统最佳负载状态步骤包括：
根据第一通道输入电流II1和输入电压UI1、第一通道输出电流Io1、第二通道输入电流II2和输入电压UI2、第二通道输出电流Io2计算系统总效率η；
在Io1＝Io2，等效负载电阻RLeq1和RLeq2保持不变的条件下，按照步长逐次改变Io1、Io2，确定所求约束函数；
根据约束函数，确定效率最高值，即为最佳负载状态。
进一步地，所述系统总效率η计算公式为：
Figure BDA0003302187470000021
式中，PO为负载RL的功率，
PO＝UOIO1+UOIO2；
式中，总输入功率为PI，
PI＝UI1II1+UI2II2。
进一步地，所述约束函数的表达式为：
Figure BDA0003302187470000022
式中，n＝1、2、3……，且Io1＞0，Io2＞0；
计算得出每个n值所得应Io1’和Io2’以及对应的系统总效率η’；取效率最高时的n值作为系统的工作状态，即最佳负载状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法，能够在双通道供电的情况下自动寻找效率最优点，提高供电效率。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的建立融合于双联绝缘子串的无线供电系统模型图；
图2为本发明的融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法的步骤图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本发明一种融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法，包括以下步骤：
步骤S1、建立融合于双联绝缘子串的无线供电系统模型。
本发明的融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法利用图1所示的无线供电系统模型来进行说明。
无线供电系统模型包括嵌入在双联绝缘子串DS伞裙内的两条传输通道，分别为第一通道和第二通道。两条通道可同时工作。两条无线传输通道如下：
无线传输通道1：从电力线路PL采集到的电能，转换成直流后，经逆变器IN1转换成发射线圈LP1工作需要的交流电压，发射线圈LP1产生的磁场经过多个中继线圈LR1、LR2、……、LR(n-1)、LRn传送到接收线圈LS1，由于电感感应原理在接收线圈LS1上产生电压，之后电能经整流器R1和直流斩波器DC/DC1，最终到达负载。
无线传输通道2：从电力线路PL采集到的电能，转换成直流后，经逆变器IN2转换成发射线圈LP2工作需要的交流电压，发射线圈LP2产生的磁场经过多个中继线圈LR1’、LR2’、……、LR(n-1)’、LRn’传送到接收线圈LS2，由于电感感应原理在接收线圈LS2上产生电压，之后电能经整流器R2和直流斩波器DC/DC2，最终到达负载。
在发射端直流电流传感器II1、直流电压传感器UI1与逆变器IN1相连，直流电流传感器II2、直流电压传感器UI2与逆变器IN2相连。控制器PC检测直流电流传感器II1、直流电压传感器UI1、流电流传感器II2以及直流电压传感器UI2的信号。
在接收端有直流电流传感器IO1和IO2和负载RL相连；控制器RC检测直流电流传感器IO1和IO2信号，并控制调整两条通道的直流斩波器DC/DC1和DC/DC2。
步骤S2、分析融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数。
融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数包括：控制器PC接收到此时刻能量传输通道1的直流电流传感器II1测得的输入电流II1和直流电压传感器UI1测得的输入电压UI1。控制器PC接收到此时刻能量传输通道2的直流电流传感器II2测得的输入电流II2和直流电压传感器UI2测得的输入电压UI2。控制器RC接收到直流电流传感器IO1和IO2测得的能量传输通道1和能量传输通道2分别传到负载的电流IO1和IO2；两条能量传输通道经过直流斩波器DC/DC后，直流输出电压都是负载的额定工作电压UO。
步骤S3、根据融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数计算系统最佳负载状态。
步骤S301、根据第一通道输入电流II1和输入电压UI1、第一通道输出电流Io1、第二通道输入电流II2和输入电压UI2、第二通道输出电流Io2计算系统总效率η；因为负载RL的功率PO不变，所以此时刻系统效率为：
总效率η计算公式为：
Figure BDA0003302187470000051
式中，PO为负载RL的功率，
PO＝UOIO1+UOIO2；
式中，总输入功率为PI，
PI＝UI1II1+UI2II2。
步骤S302、在Io1＝Io2，等效负载电阻RLeq1和RLeq2保持不变的条件下，按照步长逐次改变Io1、Io2，确定所求约束函数；约束函数的表达式为：
Figure BDA0003302187470000052
式中，n＝1、2、3……，且Io1＞0，Io2＞0；
计算得出每个n值所得应Io1’和Io2’，带入步骤S301求出每个n值对应的的系统总效率η’。
步骤S303、根据约束函数，确定效率最高值，即为最佳负载状态。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立融合于双联绝缘子串的无线供电系统模型；
分析融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数；
根据融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数计算系统最佳负载状态；
所述融合于双联绝缘子串的无线供电系统功率优化有关的参数包括：第一通道输入电流II1和输入电压UI1、第二通道输入电流II2和输入电压UI2、第一通道输出电流Io1、第二通道输出电流Io2以及负载额定工作电压U0；
所述计算系统最佳负载状态步骤包括：
根据第一通道输入电流II1和输入电压UI1、第一通道输出电流Io1、第二通道输入电流II2和输入电压UI2、第二通道输出电流Io2计算系统总效率η；
在Io1＝Io2，等效负载电阻RLeq1和RLeq2保持不变的条件下，按照步长逐次改变Io1、Io2，确定所求约束函数；
根据约束函数，确定效率最高值，即为最佳负载状态；
所述系统总效率η计算公式为：
Figure QLYQS_1
式中，PO为负载RL的功率，
PO＝UOIO1+UOIO2；
式中，总输入功率为PI，
PI＝UI1II1+UI2II2；
所述约束函数的表达式为：
Figure QLYQS_2
式中，n＝1、2、3……，且Io1＞0，Io2＞0；
计算得出每个n值所对应Io1’和Io2’以及对应的系统总效率η’；取效率最高时的n值作为系统的工作状态，即最佳负载状态。
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