[发明专利]一种为串补装置供电的电源及其控制方法

说明书

本发明提供一种为串补装置供电的电源及其控制方法，所述电源包括电流互感器、隔离变压器、整流电路、支撑电容器和数字式DC转化电路，所述控制方法包括：将电流互感器等效为一个交流恒流源I，将隔离变压器等效为一个激磁非线性电感L₀和理想变压器T₁，所述理想变压器电感L₁为隔离变压器及电流互感器的漏感，整流电路简化为二极管D₁，支撑电容器为C₀，数字式DC转化电路和负载等效为电阻R_L；通过控制电源等效模型中隔离变压器的磁饱和，将支撑电容器维持在稳定区间，当支撑电容器充电至上限阈值时，隔离变压器磁路逐渐进入饱和，隔离变压器二次输出逐步降低至零，有效实现了对支撑电容器充电电压的控制。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，并且更具体地，涉及一种为串补装置供电的电源及其控制方法。

背景技术

电力系统串补装置可大幅提高交流线路的输送容量，凭借其经济性和安全性受到国内外用户的认可。国内投运的220kV～1000kV串补装置已经持续运行多年，总体运行平稳，但也曾发生过一次设备故障，致使串补退出运行，影响了电网的安全稳定运行，造成了输电容量的损失。因此，研究串补一次设备状态在线监测技术已迫在眉睫。串补一次设备状态主要包括火花间隙、MOV、电容器等设备。由于这些设备布置在高电位的串补平台上，加装串补在线监测传感器及电子设备后，如何解决供电电源是需要重点考虑的问题。由于串补装置用电子设备和传感器涵盖数据采集、触发控制、数据通信及在线监测等功能，要求其供电功率从3W至10W，加之串补平台电磁环境较为复杂，要求电源长期工作的可靠性极高。

国外通常使用激光送能的方式解决高电位下电子电路供电的问题。此种方法供电功率仅为1W左右，且激光管寿命短，供电成本高。在国内中国电力科学研究院对串补用火花间隙触发控制电路的供电电源进行过相关的研制工作，申请了相关专利，专利号为【201210097460.1】。该专利提出了一种电流互感器供电的直流电源，采用了隔离型三绕组的电源变压器和设计了充电和控制回路，减小了电源变压器绕组杂散参数的影响，降低了制造和工艺控制难度。同时，大幅减小了充电回路中使用的电子元器件数量。但是该专利所述电源的供电功率为2W左右，无法满足要求，且体积较大，结构复杂，无法实现小型化和紧凑化。

发明内容

为了解决背景技术存在的为串补装置供电的电源供电功率低，体各大，结构复杂的技术问题，本发明提供一种为串补装置供电的电源的控制方法，所述电源包括电流互感器、隔离变压器、整流电路、支撑电容器和数字式DC转化电路，所述方法包括：

将电流互感器等效为一个交流恒流源I，将隔离变压器等效为一个激磁非线性电感L₀和理想变压器T₁，所述理想变压器电感L₁为隔离变压器及电流互感器的漏感，整流电路简化为二极管D₁，支撑电容器为C₀，数字式DC转化电路和负载等效为电阻R_L；

当串补装置的低压母线的线路电流小于额定电流的5％时，所述电流互感器二次侧输出电流i_s≤5％i_n，隔离变压器T1从0至B₀开始正常充电，随着支撑电容器两端电压U₊上升，隔离变压器能达到的最大磁感应强度对应B₁，在此过程中，隔离变压器刚进入饱和区间，而L₀刚进入非线性区间，从B₀至B₁段，i_s中流过电感L₀电流较少，i_s通过理想变压器T1为电容器C₀充电，电容器C₀的电压控制在在5V至32V之间，其中，B₀是隔离变压器铁芯磁感应工作初始位置对应的磁感应强度，电流互感器二次侧输出电流的计算公式为：