绝缘子泄漏电流、覆冰厚度、温度和负荷等运行状态开展广泛的实时监测,能够及时发现并排除输电线缆中的故障,对电力系统安全稳定具有重要意义。此外,对输电线缆开展在线实时监测,也是发展智能电网的必要条件;只有在获得大量有关输电线缆状态的实时数据的基础上,智能电网中的变电站等智能设备才能合理调配电力资源,实现电能和电力设备的高效利用【6—71;因此,有关输电线缆大面积在线监测及其构成的无线传感器网络也一直是智能电网领域的重要研究课题【8。9]。实现高压输电线缆在线实时监测需要依靠大量的分布式传感和测量装置,这些装置大多架设在高压架空线的周围或固定在高压地下电缆的表面。因为输电线缆分布面积广阔且大量位于野外或地下,所以为这些监测设备供能的电源不易获取,而这一直是限制输电线缆在线实时监测广泛应用的重要问题。目前常用的供能方式有电池供能、太阳能供能、振动供能、电场供能和磁场供能等[10|,但这些方式迄今为止都存在一定的缺陷,因此都没有得到大量的推广使用。单独使用电池供能只能为低功耗的输电线缆监测设备供电较长时间,因此不适合应用在本文讨论的供电功率高达数瓦的场合。太阳能电池供电存在固有的受天气影响大、输出功率波动的问题,因此须配合电池或超级电容使用[1N2],但仍不适于安装在地下为高压地下电缆监测设备供电,所以通用性较差。利用高压交流输电线缆周围的交变磁场使磁体振动,再使用压电材料收集振动的能量为监测设备供电,即为振动供能方式【13。51,但是受压电材料等的限制,文献报道的此种方式提供的电功率最大仅有0.01~0.1W[16-1 7],远不能满足本文所述输电线缆监测设备的功耗需求。电场供能是利用高压架空输电线和大地之间的交变电场在电容中产生的电流为监测设备供电的方式【1s-20],其突出优点是电场强度只取决于输电线缆电压而不随线缆电流和负荷的波动变化,因此是很稳定的能量来源;然而,电万方数据
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