基于MPPT最大功率追踪的输电线路防外力破坏警示牌的设计与实现

张方峥， 龙洪宇

（广东电网有限责任公司茂名供电局， 广东 茂名 525000）

引言

电力系统中的输电线路设施点多、线长、面广，呈开放性分布，随着社会经济的发展，城市、交通以及市政设施建设力度不断增大，沿输电线路施工的场地越来越多。在夜晚施工，经常会发生输电线路破坏事故，对其原因调查分析得出，多数是由于施工人员对电力安全知识的淡薄。电力部门以前所挂设的警示牌等警示标语，在夜间显示不清，这就造成了一定的盲区，施工人员及机械操作人员不能良好地遵守线路保护的安全距离，造成线路放电跳闸，时常出现车辆碰撞杆塔，夜间施工场地不小心在杆塔基础保护区内堆（取）土，造成杆塔基础的不稳定。

1 整体设计

此装置的整体设计示意图如图1所示：通过MPPT最大光率追踪模块使光伏板能够时刻正对太阳，从而保证光伏板始终自动追踪到最强光；通过光伏发电储能一体化模块进行电能的存储和释放；通过荧光警示牌模块发出的声光在夜间施工场地能够让施工人员清晰地看见警示标语。

图1 装置整体示意图

2 MPPT最大光率追踪模块

本追踪模块主要由光敏传感器和太阳能板组成，利用光敏电阻的光电特性，从而判别太阳运动轨迹，使光伏板能够时刻正对太阳。在光强较为均匀的情况下，传感器四角的光敏电阻由于收到光照的强度不同，使其阻值不同。通过在每个光敏电阻后加差分比较电路，将信号转化为电平信号，然后通过AD620进行放大，使其变化放大，提高灵敏度，再将电信号接入LM339比较器。因输入比较器电压不同使其输出高低电平，控制芯片ATM32对IO口的电平识别，就判别出那个光敏电阻阻值变化最大，控制电机不断向该方向偏转，直到四角的光敏电阻相同，从而达到追踪太阳光的目的。

3 光伏发电储能一体化模块

光储一体化供电模块利用太阳能发电给防外力破坏警示装置正常工作提供能源保证，同时将多余的电量存储到蓄电池。不同情况下的充电或供电方式如图2所示。

图2 监测装置在不同情况下的供电方式

根据负载功率的需求，将蓄电池电压降压处理， 降压电路如下图3所示。

图3 辅助电源原理图

4 声光提醒模块

防外力破坏警示牌的声光提醒模块主要由红灯和语音发生器组成，在夜晚利用蓄电池存储的电能给警示牌的声光提醒系统供电，在夜间施工场地能够让施工人员清晰地看见警示标语，防止输电线路外力破坏事件发生。

5 控制中心模块

本模块采用核心处理芯片ARM32对警示装置传感器信息进行采集，对警示牌前方移动物体相对距离进行判断，当移动物体与线路距离小于规定的安全距离时，则通过控制中心给红灯和语音发生器进行上电，通过红灯闪烁和语音播报提醒勿要继续靠近线路。

6 结语

本文设计的警示牌，在晴朗的白天通过MPPT最大光率追踪实现太阳能板始终自动追踪到最强光，通过蓄电池在白天将太阳能发电存储到蓄电池，在夜晚利用蓄电池存储的电能给警示牌的声光提醒系统供电，在夜间施工场地能够让施工人员清晰地看见警示标语，从而达到安全生产的目标，降低对线路外力破坏事件的发生，防止输电线路跳闸，保障电网安全运行。具有以下设计优点：第一，可实现太阳能光伏板始终自动追踪到最强光，增加发电效率；第二，可通过声光模块在夜间对输电线路走廊施工等活动实现提醒，节能、环保、安全、应用范围广等；第三，能够有效地保障输电线路的安全运行，保障电网供电可靠性。