CN102364819A - 以盘式绝缘子泄漏电流为能源的电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以盘式绝缘子泄漏电流为能源的电源装置，它包括：电流变换和蓄能器、能量控制器，其中，电流变换和蓄能器包括：能量感应器、整流电路和蓄能器；能量感应器、整流电路和蓄能器依次相连，能量感应器和蓄能器分别与能量控制器相连；本发明以输电线路的泄漏电流为能源，不但利用了废弃能源，还避免了以往使用太阳能板的缺点，只要电力系统输电线路存在工作电压，该能源是永远存在的。本发明电源装置是在绝缘子串的低电位端，装置处在地电位，避免了高压线负载电流供电的缺点。

Description

以盘式绝缘子泄漏电流为能源的电源装置

技术领域

本发明涉及一种电源，尤其涉及一种以输电线盘式绝缘子的泄漏电流为能源的电源装置。

背景技术

现有的高压电力输电系统的在线监测装置，或某些工作在偏远地区的通讯装置，一般都采用太阳能电池再配以蓄能蓄电池作为电源。其缺点是: 使用太阳能电源要考虑到晚上不能提供太阳能；连续阴天提供的太阳能大幅降低；受环境的污染效率逐渐减退等情况。所以，太阳能电池板的装机面积，蓄电池的装机容量，要远大于测量电路的平均功率要求的容量。导致重量重，体积大，维护困难。

目前还有用泄漏电流作为光电频闪的电源，如浙江温岭市林冬青公开的“一种绝缘子泄漏电流光电频闪仪”（专利号CN201017018）；或利用劣质绝缘子的比正常的泄漏电流大许多的泄漏电流，通过电磁和机械作用动作于信号的监测装置。但它们都仍需人员巡线，不是遥测装置，而且后者是监测劣质绝缘子的装置，非绝缘子泄漏电流监测装置。有的装置将装置放在绝缘子高电位端，如陕西省西安市尹之仁等申请的专利（专利号CN2625909），通过铁芯线圈，直接从百安~千安级的高压线的负载电流（非泄漏电流）中汲取能量，因铁芯线圈装置处于高电位端，势必导致监测装置处于高电位端，要处理一系列强电场、磁场等麻烦问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种绝缘子泄漏电流在线远程监测装置的电源装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种以盘式绝缘子泄漏电流为能源的电源装置，它包括：电流变换和蓄能器、能量控制器，其中，电流变换和蓄能器包括：能量感应器、整流电路和蓄能器；能量感应器、整流电路和蓄能器依次相连，能量感应器和蓄能器分别与能量控制器相连。

进一步地，所述能量感应器主要由铁心、绕在铁心上的能源绕组L1和感应绕组L2组成。

进一步地，所述能量控制器包括：第一分流元件F1、第二分流元件F2、第三分流元件F3、四个电阻R1~R4、处理器、耗能元件、放大器G和继电器；其中，电阻R2、电阻R1和能源绕组L1依次串联后接地，第一分流元件F1与能源绕组L1并联，第二分流元件F2一端接地，另一端接入电阻R2和电阻R3之间，第三分流元件F3一端接地，另一端与电阻R2的另一端相接，蓄能器的一端分别与处理器电源端、继电器的触头K和电阻R4相连，电阻R4分别与电阻R3和处理器A/D端口相连，电阻R3的另一端接地，处理器通过放大器G与继电器的线圈L3相连后接地，继电器的触头K的另一端与耗能元件相连。能耗元件可以是电阻或任何可以消耗能量的电路。

进一步地，所述整流电路的两个输入端分别与感应绕组L2的两端相连，整流电路的两个输出端分别接蓄能器E的两端。

本发明的有益效果是：本发明以输电线路的泄漏电流为能源，不但利用了废弃能源，还避免了以往使用太阳能板的缺点，只要电力系统输电线路存在工作电压，该能源是永远存在的。本发明电源装置是在绝缘子串的低电位端，装置处在地电位，避免了高压线负载电流供电的缺点。

附图说明

图1是本发明的结果框图；

图2是本发明的电路图。

具体实施方式

高压电力输电线的绝缘子的泄漏电流是一种未被利用的废弃能源。高压电力输电线的绝缘子的泄漏电流通常在数十微安至数百微安，绝缘子的泄漏电流具有电流源特征，而且受环境、气候及使用时间的影响很大，电流值增大时常常可以到达毫安级（称过电流），有时因污闪、雷击等引起电流甚致可达数千安或更大的值（称异常过电流），能量供应很不稳定。一般的电气装置要求电源是交流或直流的电压源，虽然泄漏电流已经是电量，但它是电流源，还不能直接把它作为电气装置的电源。本发明的电源装置是将泄漏电流、经电流变换和蓄能器、能量控制器共同作用以后变为通常电气装置所要求的电源。

本发明的结构如图1所示。包括：电流变换和蓄能器、能量控制器，电流变换和蓄能器包括：能量感应器、整流电路、蓄能器；其中，能量感应器、整流电路和蓄能器依次相连，能量感应器和蓄能器分别与能量控制器相连。

具体地，本发明以盘式绝缘子泄漏电流为能源的电源装置的电路图如图2所示。能量感应器主要由铁心、绕在铁心上的能源绕组L1和感应绕组L2组成。图中，整流电路为由四个二极管D1-D4构成的桥式电路，但不限于此，实际上，整流电路可以为任意将交流电转换为直流电的电路，如：单相中心抽头式全波、如果有多个绕组还可以用半波整流电路、倍压整流电路等。蓄能器可以为任意储存电量的装置，如蓄电池、大容量电容等，图中所示为可充电蓄电池E，感应绕组L2的两端接入整流电路的输入端，整流电路的输出端接蓄电池E的两端。能量控制器包括：第一分流元件F1、第二分流元件F2、第三分流元件F3、四个电阻R1~R4、处理器、耗能元件、放大器G和继电器。电阻R2、电阻R1和能源绕组L1依次串联后接地，第一分流元件F1与能源绕组L1并联，第二分流元件F2一端接地，另一端接入电阻R2和电阻R1之间，第三分流元件F3一端接地，另一端与电阻R2的另一端相接，第三分流元件F3与电阻R2相接处作为本发明电源装置的泄漏电流输入端，蓄电池E的一端接地，另一端分别与处理器电源端、继电器的触头K和电阻R4相连，电阻R4分别与电阻R3和处理器相连，电阻R3的另一端接地，处理器通过放大器G与继电器的线圈L3相连后接地，继电器的触头K的另一端与耗能元件相连，继电器的触头K作为本发明电源装置的电能输出端。实际上，感应线圈的两端还可以作为装置的交变电的输出端，如图一虚线所示。

第一分流元件F1用于过电流保护，第二分流元件F2用于异常过电流保护，当泄漏电流超过设定的过电流值后，第一分流元件F1导通，分流过量的电流，保证能源绕组不过载和减少能量供应。当超过异常过电流保护设定值后，第二分流元件F2导通，防止过大电流毁坏装置。第一分流元件F1和第二分流元件F2可以是气体放电管、压敏电阻、强放电管、二极管或和它们有类似特性的避雷元件，并可以进行多级保护， 第三分流元件F3可以为气体放电管。当过压时将数据发送部件接通，以耗能元件作为负载消耗多余的能量。当欠压时除处理器处于休眠状态外，所有其它电路停止工作或使休眠，以降低电池的消耗。

耗能元件可以为发射机、以及其他的测量部件或专用过压耗能电阻。处理器可以为单片机、DSP或由分立元件构成的控制电路，处理器用A/D端口测量电池电压。当电池电压过高时，处理器输出信号经放大器G至继电器线圈L3，控制触点K使其接通，用耗能元件消耗多余的能量，恢复正常工作范围时断开开关，当电池电压过低时，除使处理器处于休眠状态外，令其它元件停止工作或使其休眠。

能量感应器与变压不同，变压器的原边通常是接至电压源，原边电流随负载而变，而此处的能量感应器的能源绕组的电流性质是电流数值变化相当大的电流源，能源绕组的电流是不随负载变化而变。它也和电流互感器不同。电流互感器的副边是工作在短路状态，铁心的磁感应强度是很低的。此处能量感应器的感应绕组则不是工作在短路状态，铁心的磁感应强度也不一定是很低的。而且其工作的电压波形也和它们不一样，通常的变压器原边电压为正弦时（或电流互感器的电流为正弦）,其绕组电压（或电流）振幅系数为                                               

，而能量感应器当能源绕组的电流为正弦时，在其工作范围内，其电压瞬时值达到储能元件电压后由于储能元件的限制，电压瞬时值就不再上升或上升很少，所以其电压的振幅系数小于

。由于蓄能器具有电压源性质，和整流器连接的感应绕组的电压受蓄能器的电压的控制，也呈现出电压源的性质。也就是说本发明电源装置，其输入的能源具有电流源性质，其输出的能源具有电压源性质。

本发明的工作过程如下：泄漏电流经能源线圈感应至感应线圈经整流对蓄电池充电。由于蓄电池接近于电压源，其控制了感应线圈电压，使其呈电压源性质。分流元件F1、F2、F3分流多余的泄漏电流，对输入的能量作初步的控制。分压器R3、R4中的R3上的电压反映电池电压，当R3上的电压超过设定值，处理器输出信号经放大器放大使继电器触头闭合，接通耗能元件，电源装置处在释放多余能量状态。当R3上的电压恢复到设定的电池正常上限值以下，处理器输出恢复正常信号使继电器触头打开，电源装置处在正常工作状态。当R3上的电压低于设定的电池下限值，处理器输出信号，限制用电器件消耗能量，以减低电池能量消耗，只保持特殊要求的元器件使用少量能量。在设计时应该避免提供能量不足的情况出现，这时一种意外情况的保护措施。

实施例

图2为以输电线路的泄漏电流为室外装置能源的绝缘子泄漏电流远程监测装置的实施例子。线路泄漏电流由电压匹配电阻R1、R2进入电源装置的能源绕组L1，然后至地。在感应绕组L2输出接桥式检波的整流电路D1~4后对蓄电池E充电。耗能元件接电池两端。当蓄能器电池电压超过电源整定值后，处理器输出信号使控制开关接点K导通，接通作为能量释放器的发射机， 释放电池多余的电量。当电池电压恢复到整定值以下后，处理器输出信号使开关接点K断开，停止释放电池能量。当泄漏电流超出了整定数值以后，过电流保护元件的电流分流器F₁的瞬态电压抑制二极管F₁导通分流了L1的电流，防止能源绕组过载。当出现很大的脉冲电流时，异常过电流保护元件的限压器的强放电管F2、气体放电管F3击穿，防止电路损坏，F2、F3是起双重保护作用。F₂、F₃可以采用不同类型的元件，对于不同的脉冲电流波形，F₂、F₃击穿的先后可能是不同的。

Claims (6)

1.一种以盘式绝缘子泄漏电流为能源的电源装置，其特征在于，它包括：电流变换和蓄能器、能量控制器等；其中，电流变换和蓄能器包括：能量感应器、整流电路和蓄能器等；能量感应器、整流电路和蓄能器依次相连，能量感应器和蓄能器分别与能量控制器相连。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述能量感应器主要由铁心、绕在铁心上的能源绕组L1和感应绕组L2组成。

3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述能量控制器包括：第一分流元件F1、第二分流元件F2、第三分流元件F3、四个电阻R1~R4、处理器、耗能元件、放大器G、继电器和蓄能器E等；其中，电阻R2、电阻R1和能源绕组L1依次串联后接地，第一分流元件F1与能源绕组L1并联，第二分流元件F2一端接地，另一端接入电阻R2和电阻R1之间，第三分流元件F3一端接地，另一端与电阻R2的另一端相接，蓄能器E的一端接地，另一端分别与处理器电源端、继电器的触头K、电阻R4相连，电阻R4分别与电阻R3和处理器A/D端口相连，电阻R3的另一端接地，处理器控制能量释放的信号输出口通过放大器G与继电器的线圈L3相连后接地，继电器的触头K的另一端与耗能元件相连。

4.根据权利要求2和3所述的电源装置，其特征在于，所述整流电路的两个输入端分别与感应绕组L2的两端相连，整流电路的两个输出端分别接蓄能器E的两端。

5.根据权利要求1所述的以输电线路绝缘子泄漏电流为能源的电源装置，其特征在于，还可以作为其它输电线路在线远程检测装置的电源。

6.根据权利要求1所述的以输电线路绝缘子泄漏电流为能源的电源装置，其特征在于，其感应绕组L2可以有多个或是能源绕组L1的一部分。

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