国网开封供电公司、国网鹤壁供电公司的研究人员秦福祥、孙丽亚，在2016年第6期《电气技术》杂志上撰文指出，目前随着智能电网工程的推进，对取电电源的要求也在提高。
本文通过研制出一种小型化、大容量化的取电环来满足配网监测中设备所需要的电源，并结合物联网技术实现取电环容量的在线监测。
随着配电网自动化技术的发展，配电网中的智能监测监控设备应用越来越普遍，而配电网自动化系统中的智能测控设备一般是沿线安装，这就使这些智能设备的供电问题比较难以解决。
因为配电网中有些监测设备是要悬挂到架空线上的，这些设备如果靠PT供电的话，则会带来三个问题，第一是造价较高，因为PT安装的价格和相关绝缘设备的价格都很高，第二安装麻烦需要停电安装，对负荷供电持续性和可靠性收到影响，另外，增加一个PT也会增加一个系统对地故障的隐患点，这个也是供电部分非常关心的一个方面。
为此我们研究了一种可以通过架空线直接取电的技术，即采用开环式感应去电环从线路取电，供监控设备直使用的供电形式。
2.3感应取电环原理简述
取电环采用开环感应取电技术，通过非闭合式的高压感应器使磁场转换成电能，然后通过整流滤波电路将交流电变成直流电，MTTP（最大功率跟踪）控制电路使电路自动工作在最大功率点，使整个电路始终工作在效率最佳点，最后通过稳压电路输出稳定的电压给负载供电。
其特点，高压感应器无涡流，不发热，不对电缆本体运行造成影响，MTTP控制电路使电路始终工作在最佳功率点，比传统的CT取电效率高出8-10倍。
图2 开环取电装置原理图
2.4取电环工作状态的监测
取电环内部安装有电流监测模块和无线发射模块，结合配网已实施的物联网项目，可以实现取电环电流容量的实时在线监测，当发现取电环内部容量为0或者达到80%时进行后台报警提醒，防止取电环因为负荷运行带来的取电环不工作影响其他系统，取电环发热、短路等故障。
3 无线传感器网络数据传输
在特定的设置参数下，取电环只能在限定的环境温度及电流变化范围内实现最大功率跟踪（MTTP），为了实现取电环工作环境变化超出限定范围后取电环仍然能够获得最大功率输出，并且实时监测取电环的工作状态，笔者采用无线传感器网络实现对取电环的实时监控。
无线传感器自组网络与传统的以太网结构类似，分为标准的五层结构：包括应用层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。同时还包括自身特有的能量管理器，拓扑管理器及任务管理器。这种无线传感器的组网与运行方式保证了各个传感器间能够高效、节能、可靠地传输监测数据。
物联网系统中的无线自组网络的数据传输协议采用标准的ZIGBEE协议，实现稳定、可靠低功耗的无线传输。通过相应的数据模型，传感器数据在各个传感器之间采用心跳的方式传输。
物联网系统中的汇聚节点通过收集到各个传感器上送的传感器数据后，通过相应的网络层传输，传输给物联网系统主站，进行数据的处理。具体流程采用下图的方式：
图3 物联网数据传输流程图
其中配电线路的感知设备采集数据和传输至监测装置，各厂家所采用的通信手段均不相同，监测装置到汇聚控制器主要以RS485总线或光纤进行传输；汇聚控制器到统一接入网关的传输主要有以下几种方式实现：第一，可直接通过光纤传输（电力专网）到统一接入网关或通过变电站到统一接入网关。第二，可通过电力无线专网到变电站，也可通过电力宽带载波到变电站，然后由EPON光接入网传输到统一接入网关或通过公网（APN）到统一接入网关。
4 应用情况
笔者基于以上原理研究设计的取电环已经在我公司的配电网监测系统中小批量使用，通过近半年的使用情况看，工作性能稳定、质量可靠，在线路最小电流超过5A的情况下，完全可以满足常规监测设备供电的要求，并且减少了维护、维修的工作量，达到了预定的设计要求。
5 结语
取电环具有独特的取能方式和设计理念，线路通电就可以稳定供电，具有稳定可靠供电、长期免维护运行等特点，克服了太阳能和PT、CT取电的不足，安全稳定、低成本、施工方便，解决现场设备供电难题。
为线路上在线检测、监控、巡检、防盗等电气设备提供稳定的电源供应，替代现有的传统互感取电装置，传统取电装置存在输出功率小，有涡流，发热严重，影响电缆安全运行，本取电装置，在同尺寸，同等工作条件下，预计是传统取电的8-10倍，无涡流，不发热或微发热，对设备本体不造成安全隐患，适用范围宽，不受环境限制。
另外结合物联网技术还实现了取电环容量的实时在线监测，防止取电环因为负荷运行带来的取电环不工作影响其他系统，取电环发热、短路等故障。
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