架空输配电线路是传输电能的重要基础设施。为及时掌握线路的运行状态，保障电网可靠稳定运行，电网企业在线路本体及杆塔上安装了大量传感器、摄像头和通信网关等装置。这些装置不仅能让供电员工实时查看线路的情况，还能帮助快速精准定位故障。
输配电线路监测装置感知、处理信息及通信过程均需消耗电能。供电的稳定性直接影响监测装置的运行稳定性。
“监测装置供电主要采用‘光伏板+蓄电池’、电流互感器取电等方式。”若采用“光伏板+蓄电池”方式，相关设备体积和重量较大，不易安装，需定期维护或更换，且供电效果受天气因素影响较大，难以满足监测装置长时间、免维护运行需求。若采用电流互感器取电方式，虽然有结构简单、供电可靠性高等优点，但电流互感器安装于线路本体，处于高电位侧，由于绝缘防护要求，只能为部署于线路本体的监测装置供电，无法直接为处于地电位的杆塔侧监测装置供电。
为了寻找一种更可靠的输配电线路杆塔侧监测装置供电方式，自22年起，国网智研院与江西电科院、西南交通大学组建联合攻关团队，依托国家电网公司科技项目开展数字化监测装置供电技术方面的研究。
一、产品概述（YDQC交直流高压试验变压器操作十分方便）
是在同类产品YDJ（G）型高压试验变压器的基础上，按试验变压器国家标准ZBK41006—89要求，经改进后生产的一种新型产品，本系列产品具有体积小、重量轻、结构紧凑、功能齐全、使用方便等特点。实用于电力、工矿、科研等部门，对各种高压电气设备、电气元件、绝缘材料进行工频耐压试验和直流泄漏试验，是高压试验中必不可少的仪器。
二、产品结构（YDQC交直流高压试验变压器操作十分方便）
铁芯为单框式。线圈采用同芯圆筒多层塔式结构，初级低压绕组绕在铁芯上，次级高压绕组绕在低压绕组外侧，这种同轴布置减少了绕组间的藕合损耗。高压硅堆用特殊工艺封装在套管内，产品的外壳制成与器芯配合较佳的八角形结构，整体外型美观大方。其内外部结构见图1。
产品型号含义
1-均压球；2-硅堆短路杆；3-高压套管；4-油阀；5-壳体；6、7-调整电压输入a、x端子；8、9-仪表测量E、F端子；10-高压尾X端子；11-变压器外壳接地端；12-高压输出A端子；13-高压整流硅堆；14-内部均压环；15-变压器铁芯；16-初级低压绕组；17-测量仪表绕组；18-二次级高压绕组；19-变压器油。
三、工作原理（YDQC交直流高压试验变压器操作十分方便）
为单相变压器，联结组标号II。单台高压试验变压器的工作过程，用交流220V（10KVA以上为380V）电压接入电源控制箱（台），经电源控制箱（台）内自藕调压器（50KVA以上调压器外附）调节0~200V（10KVA以上0~400V）电压至试验变压器的初级绕组，根据电磁感应原理，在试验变压器高压绕组可获得试验所需的高电压。其工作原理图见图2所示。
1、单台高压试验变压器工作原理示意图
图2 ：单台高压试验变压器工作原理示意图
在试验变压器中：a、x为低压输入端；A、X 为高压输出端；E、F为仪表测量端。
2、单台交直流两用型高压试验变压器工作原理见图3。图中所示：高压套管内装有高压硅堆，串接在高压回路中作高压整流，以获得直流高电压。当用一短路杆将高压硅堆短接时，可获得交流高电压，其状态为交流输出；反之在抽出短路杆时，其状态为直流输出。
3、三台高压试验变压器串激获得更高电压原理见图4，串激高压试验变压器有很大的优越性，因为整个试验装置由多个单台串激式试验变压器组成，单台试验变压器有着体积小、重量轻、便于运输的特点，它既可以串接成高出几倍的单台试验变压器输出电压组合使用，又可以分开单独使用。整套试验装置投资小、经济实惠。图3所示：在三台串激式试验变压器串激使用中，单台试验变压器B1、B2、B3的输出电压都是U，第1、二级的试验变压器内部都有一个激磁绕组，分别为A1、C1 和A2、C2。当控制电压加在第1级试验变压器B1的初级绕组a1、x1上，激磁绕组A1、C1给予试验变压器B2初级绕组供电，第2级试验变压器B2的激磁绕组A2、C2给试验变压器B3的初级绕组供电。由于第1级试验变压器B1的高压尾及壳体接地，第2、三级的试验变压器B2和B3对地有绝缘支架的隔离，这样试验变压器B1、B2、B3对地输出电压分别为1U、2U、3U。
图3：三台高压试验变压器串激工作原理示意图
B1、B2、B3- 串激式高压变压器；1U、2U、3U-各级对地电压；
PV- 高压示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-绝缘支架。
“近年来，输配电线路监测装置的供电稳定性问题受到国内外相关科研机构的广泛关注。针对杆塔侧监测装置供电，主要的两条技术路线分别是环境微能量收集和无线能量传输。”
环境微能量收集方案聚焦电场与磁场能量收集，受杆塔侧环境能量强度与取能效率的影响，可供给电能较为微弱，主要面向的是监测温度、电流等的毫瓦级功耗传感器。而无线能量传输方案可供给电能较为充足，不仅可为毫瓦级功耗传感器供电，还可为摄像头、微气象监测装置等瓦级功耗传感器供电。无线能量传输具有免布线的优势，可实现高低电位隔离供电。因此，攻关团队决定采用无线传能技术，将从线路侧电流互感器获取的电能传输至杆塔侧，为杆塔侧监测装置全天候可靠供电。
目前，无线传能技术主要包括射频、激光和磁谐振几种方式。射频发射天线和激光器体积较大，不适于挂载在线路本体上。“磁谐振无线传能技术理论上可实现小型化的瓦级隔离供电，是理想的高低电位隔离供电解决方案。”磁谐振无线传能技术利用自然界中广泛存在的谐振现象，通过耦合谐振来传递能量。这种方式具有无辐射、可靠性高的优势。但在满足输配电线路绝缘距离与传能设备小尺寸要求的前提下，如果采用传统的两级磁谐振传能方式，传能效率和传能功率均较低。
为提升传能效率和传能功率，攻关团队经研究探讨后采用了多级磁谐振中继无线传能技术，提出了多级磁谐振模块无线传能系统很好的参数设计与控制方法，实现能量的逐级传递。这样避免了两级磁谐振模块间距离过大而引起的功率损失问题，达到了高效率的瓦级能量无线传输效果。
接下来，攻关团队需要解决的问题是如何在不改变线路电场分布特性的情况下，实现磁谐振模块在线路与杆塔间的固定。他们将多级磁谐振无线传能系统与复合绝缘子一体化设计，提出把该系统嵌入绝缘子的动态调谐与绝缘保障方法，使绝缘子的每一个伞裙成为1级磁谐振模块，解决了跨越高电位与地电位的多模块部署问题。
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