景色互补供电体系在输电线路视频监控中的使用

现在接纳的太阳能供电无法满意输电线路视频监控全天候，以及在一连阴雨天持续安定运转的要求，从而构成伤害点现场监控盲点。

景色互补供电体系使用风能和太阳能资源的互补性完周全天候发电，好效地处理了该成绩。作者先容了景色互补供电体系布局和事情原理，通太过析输电线路全天候视频监控体系各装备的实践用电需求，计划了蓄电池、风力发电机、太阳能光伏电池阵列的设置方案和安装方案。

随着经济快速提高，交通、管道、工场、住房等基本办法建立不休增速，吊机、高臂泵车等个高机器在输电线路保护区内违规施工常常产生，给输电线路的宁静运转形成较大要挟，经过在伤害点现场安装视频监控安装完成伤害点现场动态情况的及时掌控，减小巡视职员的现场监控事情量，好效地避免了线路外力破恶事故产生。

由于伤害点现场的可变性、不成控性以及线路的紧张性，并且制止产生夜间监控盲点，则要叱责天候视频监控体系能24小时不中断的持续安定运转，使背景监控中央全盘把握伤害点动态情况。但依据多年的运转情况来看，电源供电不敷不休是安装安定运转的瓶颈。

现在输电线路视频监控安装通常接纳的供电办法主要是太阳能供电，供电安装由太阳能板和蓄电池构成，具有安装便捷和投资少、环保等优点，但由于有些地区光照不敷，单纯的太阳能供电无法确保视频安装24小时监控作业，并且一连的阴雨天气使供电中缀影响装备正常作业。

220V低压线供电办法也有接纳，经过在杆塔四周的配变支接一条220V低压线直接延伸至塔顶接入视频安装完成供电，供电安定性满意装备持续安定运转，但建立用度较大以及受雷雨天气影响而形成供电中缀。

为处理上述成绩，计划了景色互补供电体系作为输电线路全天候视频监控安装和通讯安装的电源，富裕使用太阳能与风能在时间上和地区上的互补性，夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，好天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发扬作用，完成了全天候的发电功效，确保视频监控体系的全天候以及在一连阴雨天持续运转。

景色互补供电体系布局及原理

景色互补供电体系是由风力发电机组和太阳电池组件协同构成的可以将风的动能和太阳的光能转换为电能的殽杂发电体系。风力发电机以天然风作为动力，风轮吸取风的能量，驱动风轮及风力发电机旋转，将风能转换为电能。

太阳能发电使用光生伏打效应原理制成，将太阳辐射能量直接转换成电能。景色互补发电体系由风力发电机、太阳电池组件、景色互补控制器、蓄电池组、逆变器等部件构成。

白天在太阳的照射下，光伏发电局部使用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电。而风力发电局部是使用风机将风能转换为机器能，经过风力发电机将机器能转换为电能，再经过景色互补控制器对蓄电池充电，当蓄电池处于充溢。

蓄电池组是景色互补供电体系的储能元件，在体系中同时起到能量调治安静衡负载两大作用，在风力、日照富裕的条件下，可以存储需求负载后多余的电能；在风力、日照不佳的情况下输入电能给负载。

景色互补控制器的功效是依据太阳光的强弱、风力的轻重及负荷的厘革情况，及时对蓄电池的事情形态举行控制和调治，保证体系在充电、放电及浮充电等的瓜代运转，确保发电体系事情的一连性、安定性和可靠性。

逆变器把蓄电池中的直流电变成对应电压品级如24V交换电，确保交换电负载装备的正常使用。同时还具有主动稳压功效，可改良景色互补发电体系的供电质量。

景色互补发电体系依据风力和太阳辐射厘革情况，可以在以下三种形式下运转：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电体系单独向负载供电；风力发电机组和光伏发电体系团结向负载供电。

景色互补供电体系的计划

计划满意输电线路全天候视频监控体系24小时以及在一连阴雨天下持续安定运转的景色互补供电体系，起首确定视频监控体系的各负载需求，从而盘算蓄电池容量和体系发电功率，确定体系必要的蓄电池数目和组装办法；然后依据体系总发电功率来确定风力发电机和太阳能电池组的发电功率、型号，最初确定景色互补供电体系各构成局部在输电杆塔上的安装地点和组装方案。体系总体架构见图1。

图1 景色互补供电体系架构图

1 确定负载需求

输电线路全天候视频监控体系由红外摄像机（日夜两用）和控制云台、通讯安装、景色互补体系构成。红外夜视摄像头接纳SONY SNC-CH140百万像素网络高清红外夜视摄像头，经过DVS云台(带雨刷)控制，通讯办法接纳无线MESH与OPGW开接团结传输；

通讯安装为板式的无线MESH发送天线，经过网线与红外摄像头并排安装在塔顶，将视频数据无法发送至远处OPGW开接点的无线MESH吸收安装，由OPGW光缆传输至输电线路监控中央展现；

景色互补供电体系的用电负载为红外摄像机和控制云台、无线MESH安装，此中红外摄像头的事情电压为AC 24V，事情功率为15W；控制云台DVS和无线MESH安装的事情电压DC 12V供电，事情功率分散为60W和5W。监控体系各装备负载要求在没有任何外来动力的情况下可以一连正常事情7天。负载供电需求见表1。

表1 监控体系各装备功耗

2 蓄电池组计划

蓄电池的设置与充电的控制是景色互补使用的紧张。蓄电池的容量由蓄电池单独事情天数、天天放电量、蓄电池要有充足的容量和本身脱漏的电能等要素决定。在特别天气条件下，蓄电池允许放电到达蓄电池所剩容量占正常额外容量的20%。

关于天天负载安定且要求不高的场合，日放电周期深度可限定在蓄电池所剩容量占额外容量的80%，在选蓄电池容量时，只需蓄电池容量大于太阳能发电板峰值电流的25倍，则蓄电池在充电时就不会形成失水。

随着电池使用时间的增长及电池温度的上升，自放电率会增长。关于新的电池自放电率通常小于容量的5%，但关于旧的质量不佳的电池，自放电率可增至每月10%～15%。体系设置蓄电池的容量需满意在无风、阴雨天情况下最少维持7天对装备供电，蓄电池依照24V计划，蓄电池放电容量70%，逆变器听从按90%思索，依据监控体系各装备负载电力需求盘算蓄电池所需容量：

红外摄像机：A=7d×360W·h/0.9/(24V*0.7)≈112A·h
摄像机云台：B=7d×240W·h/(12V*0.7)≈200A·h
无线MESH发送安装：C=7d×120W·h/(12V*0.7)≈100A·h

因此，蓄电池容量为A+B+C=412 A·h, 为满意体系要求，则用单节电压12V的蓄电池举行串联，每块电池容量为 225 A·h/12 V ，共设置4节225Ah/12V蓄电池，累计容量为450Ah/24V并用2组蓄电池并联以确保体系安定宁静。

3 发电功率盘算

体系正常运转时，发电功率除要带额外负载外，还要完成对蓄电池的充电，风力发电、太阳能发电的发电功率必要满意额外负载容量。体系设置充电控制器依照24V计划，听从按90%思索, 得出景色互补发电功率为236W。

4 风力发电组件

风力发电组件选用一体化垂直风轮发电单位，由立柱、风轮、发电机、轴承等构成。整套风力发电单位仅有风轮一个活动部件，接纳永磁无刷发电机组，包含以为绕组、发电以为磁极。没有转向、碳刷等易耗、易损部件，使用寿命明显延伸。使用垂直式，在2m/s—60m/s风速都可宁静使用。涡轮型风叶外型，能到达空间360度受风，在和风和台风天气下都可以正常发电。

体系必要236W发电功率。依据现场风力情况，通常情况弱权利无法到达风机的额外运转风速，设置1台额外功率400W/24V的风力发电组件，以满意体系必要。

5 太阳能组件

太阳能光伏电池阵列的功率输入才能与其面积轻重亲密干系，面积越大，在相反光照条件下的输入功率也越大。太阳电池方阵的布局计划要确保组件与支架的毗连安稳可靠，并能便利地改换太阳电池组件。组件应安装在可以调治倾角、有防腐化办法的支架上，确保安装安稳。支架应可以确保准确的方位和角度，以使其可以取得最大的发电量。

体系必要236W发电功率。为最大使用太阳照射时间内的发电，能以较短的时间给蓄电池组充电。设置4组额外功率100W/24V的太阳能发电组件，以满意体系必要。

6 景色智能控制器

控制器整机与风力、太阳能的发电充电电路必要切合相应的标准和要求。接纳最大功率跟踪武艺，最大限制地把风力、太阳能的发电转换为蓄电池充电电流。控制器具有风力发电充电输人端、光伏充电电路输人端、蓄电池接线端、逆变器接线端，具有过充、过放、过载、开路、短路、反接、防反放电、过热等一系列报警和保护功效。

体系设定25V为启动电压，当电压低于25V时，输入体系处于欠压形态，不向负载运送电能，制止蓄电池因过放电而毁坏。当蓄电池充溢饱和时，控制器将控制风机发电。

7 正弦波逆变器

正弦波逆变器用于将蓄电池直流电逆变转换成正弦波交换电输入，需求红外摄像机电源。逆变器具有欠压保护、过电流保护、短路保护、极性反接保护、雷电保护功效，自带体现单位，可体现逆变器输入电压、电流、功率，运转形态、特别报警等各项电气参数，经过无线MESH传输至OPGW开接点传输至线路监控中央，监控职员可及时长程监控。

8 体系防雷

为了确保体系在雷雨等恶劣天气下可以宁静运转，要对这套体系接纳防雷办法。主要有以下几个方面：

（1）地线是避雷、防雷的紧张，在举行装备安装安稳时，必要接纳自用接地线引出，并用降阻剂与接地点可靠毗连，接地电阻应小于4欧姆。

（2）风力发电组件、太阳能组件的支架应确保精良的接地。接地螺栓应经过降阻剂与接地点可靠毗连，接地电阻应小于4欧姆。

（3）直流输入端、正弦波逆变器交换输入端，应接纳二级防雷保护。

9 体系安装计划

景色互补供电体系在杆塔上的安装要求为安装简便，便于维护，安装地点不影响输电线路平常的运转维护。体系由风力发电组件、太阳能发电组件，蓄电池和控制装备构成。

风机的安装地点要求满意风力发电的最小风速，满意叶片的转动和风机360度旋转，并且不影响线路查验事情，因此风机安装地点选定在在杆塔第一个横担（高度为24米）正中平台(两根塔材十字毗连)上，具体见图2。

思索风机高速转动时纵向和横向受力不影响装备运转时的安稳性，制止对塔材产生扭扭矩作用而影响杆塔的安定性，将两块60×60的钢板用U型螺栓安稳在平台塔材上，风机安稳在钢板上，使风机安稳运作，对杆塔运转没有影响。

图2 风机现场安装图

太阳能发电组件由安装支架和四块80×30的太阳能板构成，支架安稳在朝南朝向的杆塔主材上，太阳能板安稳在支架上，两两串联后再并联至主控箱，最大限制使用太阳能发电。

四块蓄电池分两组分散叠加在两个镀锌的铁箱子内，蓄电池之间有钢板离隔，此中一个铁箱作为主机箱，即景色智能控制器和逆变器等装备放在机箱内，控制体系的输入输入和发电形式的切换。

由于太阳能板和支架尺寸以及蓄电池箱分量较大，两局部的安装地点在杆塔9米处的平台上。为制止线缆腐化以及受干扰，装备之间的毗连线以及供装备的电缆穿过PVC管，安稳在塔材上。

完毕语

接纳景色互补体系对输电线路伤害点全天候视频监控体系供电，现在已告捷使用在嘉兴地区王烟4458线32#塔处严重伤害点(导线下嘉绍高速施工)监控中。

依据几个月的体系使用情况，景色互补供电办法满意视频监控体系24小时安定运转，并且不受阴雨天气影响能一连运转，未显现供电中缀征象，标明风能和太阳能具有精良的互补特性，比拟单独风力发电或光伏发电可以取得比力安定的输入，体系有较高的安定性和可靠性；在确保相反供电的情况下，可大大变小储能蓄电池的容量，以及可以更好保护电池，延伸蓄电池寿命,变小终期维护事情量。