CN105515065A - 宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，包括取能模块、整流滤波模块、DC-DC稳压模块和控制模块，取能模块包括取能互感器，取能互感器穿设于高压输电线上，并在二次绕组侧引出有正、负接线端子，正接线端子由从二次绕组不同线圈匝数处引出的多个抽头构成，多个抽头连接至一选择模块，选择模块用以选择其中一个抽头作为取能模块的正接线端子，选择模块与控制模块相连，所述DC-DC稳压模块接收整流滤波模块的输出信号，控制模块连接选择模块和DC-DC稳压模块，实现输出电压调节。该装置能够根据输电线路输入电流的变换自动切换取电线圈匝数以获得稳定的输出，扩大了输电线路输入电流的动态变化范围。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路取电装置技术领域，具体涉及一种宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置。
背景技术
随着国民经济的快速发展，社会对电力资源的需求和供电质量的要求越来越高，高压输电线路的安全性与稳定性显得尤为重要。目前，国内外对输电线路在线监测设备进行了广泛地研究，但是，由于电气隔离的安全要求，安装在高压侧的电子设备不能由导线直接从低压侧供电，而且输电线路多架设在偏远地区，电源供给成为制约在线监测系统发展的关键技术之一。传统的供电方式，如太阳能、蓄电池、激光供能等，由于存在不同程度的缺陷，无法满足对监测设备全天候和长期稳定的供能要求。高压输电线路感应取电装置具有适应各种恶劣天气、全天候稳定可靠供电等特点，从而克服了传统供电方式的不足之处，成为解决在线监测设备供能难题的理想选择。因为架空输电线路电流变化范围较大，如何保证设备在大范围电流波动下有稳定可靠的输出成为设计的关键。既要保证在输电线路电流较小时能提供足以驱动在线监测设备的功率，又要保证当输电线路出现大电流时，取电装置仍能够获得稳定的输出，给终端设备提供一个持续稳定的电源。现有的输电线路感应取电装置中取电模块的感应线圈不能够根据输电线路输入电流的变化实现自动切换，线路输入电路的变化范围小。
发明内容
本发明的目的是提供一种宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，该装置能够根据输电线路输入电流的变换自动切换取电线圈匝数以获得稳定的输出，扩大了输电线路输入电流的动态变化范围。
本发明的目的是采用以下技术方案实现的：
一种宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，连接在高压输电线路和终端设备之间，包括取能模块、整流滤波模块、DC-DC稳压模块和控制模块；其中，所述取能模块包括取能互感器，所述取能互感器穿设于高压输电线上，并在二次绕组侧引出有正、负接线端子，所述正接线端子由从二次绕组不同线圈匝数处引出的多个抽头构成，所述多个抽头连接至一选择模块，所述选择模块用以选择其中一个抽头作为取能模块的正接线端子，以使选中的正接线端子与负接线端子输出相应大小的电压信号，所述选择模块与控制模块相连；所述整流滤波模块包括整流滤波电路，通过整流滤波电路对取能模块输出的电压信号进行整流、滤波处理；所述DC-DC稳压模块接收整流滤波模块的输出信号，并对该输出信号进行稳压输出，为终端设备供电；所述控制模块连接选择模块和DC-DC稳压模块，并根据DC-DC稳压模块的输出电压大小来控制选择模块，使选择模块重新选择作为正接线端子的抽头实现DC-DC稳压模块的输出电压调节。
本发明的工作原理是：取能模块中的取能互感器从高压输电线上感应出交流电压后，通过整流滤波模块将交流电压变换成直流电压，再输送至DC-DC稳压模块，DC-DC稳压模块对输入电压进行调压处理以保证为终端设备提供安全的工作电压，控制模块根据DC-DC稳压模块输出电压控制选择模块接入不同的取电线圈匝数，通过控制选择模块接入不同的正接线端子，以使正接线端子与负接线端子输出相应大小的电压信号，取能模块能够根据输电线路输入电流的变换自动切换取能互感器中取电线圈匝数，并获得稳定的电压输出，能够适应大范围内输电线路输入电流的动态变化范围。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：该装置能够根据输电线路输入电流的变换自动切换取电线圈匝数以获得稳定的输出，扩大了输电线路输入电流的动态变化范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为取能线圈模块电路图。
图3为整流滤波模块电路图。
图4为DC-DC稳压模块电路图。
图5为后备电源管理模块电路图。
图6为过压保护模块电路图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：
如图1-6所示，一种宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，连接在高压输电线路和终端设备之间，包括取能模块、整流滤波模块、DC-DC稳压模块和控制模块；其中，所述取能模块包括取能互感器，所述取能互感器穿设于高压输电线上，并在二次绕组侧引出有正、负接线端子，所述正接线端子由从二次绕组不同线圈匝数处引出的多个抽头构成，所述多个抽头连接至一选择模块，所述选择模块用以选择其中一个抽头作为取能模块的正接线端子，以使选中的正接线端子与负接线端子输出相应大小的电压信号，所述选择模块与控制模块相连；所述整流滤波模块包括整流滤波电路，通过整流滤波电路对取能模块输出的电压信号进行整流、滤波处理；所述DC-DC稳压模块包括控制芯片U1及其外围电路，该DC-DC稳压模块其允许输入电压可高达76V，极限可达80V，输出电流可高达1A，且输出电压在1.25V-13.2V可调，所述DC-DC稳压模块接收整流滤波模块的输出信号，并对该输出信号进行稳压输出，为终端设备供电；所述控制模块连接选择模块和DC-DC稳压模块，并根据DC-DC稳压模块的输出电压大小来控制选择模块，使选择模块重新选择作为正接线端子的抽头实现DC-DC稳压模块的输出电压调节，所述控制模块为C8051F系列单片机，实现对本装置的控制。
本发明的工作原理是：取能模块中的取能互感器从高压输电线上感应出交流电压后，通过整流滤波模块将交流电压变换成直流电压，再输送至DC-DC稳压模块，DC-DC稳压模块对输入电压进行调压处理以保证为终端设备提供安全的工作电压，控制模块根据DC-DC稳压模块输出电压控制选择模块接入不同的取电线圈匝数，通过控制选择模块接入不同的正接线端子，以使正接线端子与负接线端子输出相应大小的电压信号，取能模块能够根据输电线路输入电流的变换自动切换取能互感器中取电线圈匝数，并获得稳定的电压输出，能够适应大范围内输电线路输入电流的动态变化范围。
进一步，还包括后备电源管理模块，所述后备电源管理模块连接控制模块、DC-DC稳压模块和终端设备，所述控制模块基于DC-DC稳压模块的输出电压大小和后备电源管理模块的储存电压大小，控制后备电源管理模块为终端设备供电或是被DC-DC稳压模块充电，后备电源管理模块包括电源管理芯片U2、锂电池充放电回路和锂电池电压采样回路，其中，当控制模块检测到DC-DC稳压模块输出电压达到额定值时，控制模块控制DC-DC稳压模块输出端为终端设备供电，且当锂电池电压采样回路中检测到锂电池电压值低于最低工作电压3.5V时，控制模块控制DC-DC稳压模块输出端为锂电池充电，同时控制模块还对锂电池由3.5V充电至满电状态所用时间进行计时，计时时间T小于额定值时，切换到另一块备用电池，启动报警程序，提供串口输出报警信号，可与具有相同接口的终端设备连接，实现备用电池状态的远程管理，保证取电装置的长久稳定运行；当DC-DC稳压模块输出电压低于额定值时，控制模块控制DC-DC稳压模块输出端仅为终端设备供电；当DC-DC稳压模块输出电压低于锂电池电压时，控制模块控制后备电源管理模块为终端设备供电，以使得整个运行过程中本装置都能够为终端设备提供安全稳定不间断的电源，所述锂电池与电源管理芯片U2的电源管脚BAT相连，在PROG引脚与地之间连有电阻器来设定充电电流的大小，可以根据需要的充电电流来确定电阻器的阻值，CHRG端与STDBY端为控制芯片所包含的两个漏极开路输出的状态指示端，分别为充电状态指示端和电池故障状态指示端，当充电器处于充电状态时，CHRG被拉到低电平，在其它状态，CHRG处于高阻态，VCC为电压输入端。
进一步，在后备电源管理模块为终端设备的供电路径上还设有升压模块，所述升压模块包括稳压芯片、电感和二极管，以保证锂电池在低电流状态下能够为终端设备提供正常的工作电压保证其正常运作。
进一步，还包括设置在整流滤波模块与DC-DC稳压模块之间的过流保护模块，所述过流保护模块包括电压采样回路和MOS管泄流回路，所述过流保护模块与控制模块相连，所述控制模块根据电压采样回路中检测到的电压值控制MOS管泄流回路的开断。
进一步，在过流保护模块中的电压采样回路包括TVS管和取样电阻，所述TVS管和取样电阻串联后连接在整流滤波模块的输出端上，在TVS管和取样电阻之间设有检测点用于检测取样电阻电压，所述MOS管泄流回路包括并联在电压采样回路上的MOS管，其中，当第一检测点检测到的取样电阻电压超过额定值时，控制模块控制MOS管泄流回路连通以进行泄流，当第一检测点检测到的取样电阻电压未超过额定值时，控制模块控制MOS管泄流回路断开。
进一步，所述抽头包括有四个；所述选择模块由继电器网络构成，所述继电器网络包括连接在第一抽头、第二抽头之间的第一继电器，以及连接在第三抽头、第四抽头之间的第二继电器，所述第一继电器和第二继电器之间设置有用以在二者间进行切换的第三继电器，其中所述第一抽头和第二抽头分别连接至第一继电器的两个静触点，第三抽头和第四抽头分别连接至第二继电器的两个静触点，第一继电器和第二继电器的动触点分别连接至第三继电器的两个静触点，第三继电器的动触点将选中的正极接线端子引出，当输电线电流过大时，二次绕组侧电流变大，控制模块控制第一继电器和第二继电器优先将匝数1接入电流以降低二次侧电流；当输电线电流正常变化时，控制模块控制第一继电器和第三继电器优先接入匝数2，保证二次侧正常的电流输出；当输电线电流过小时，控制模块控制第二继电器和第三继电器优先接入匝数4以提高二次侧电流，取能互感器中线圈匝数的切换是通过控制模块根据DC-DC稳压模块输出电压的高低进行判断，控制模块与各继电器之间通过I/O口相连。
进一步，所述整流滤波电路包括RC-π型滤波电路、整流二极管和电容，所述整流二极管与电容串联后并联在RC-π型滤波电路的输出端上，将传统的LCπ型滤波中的电感改成二极管，既能降低成本，增强滤波效果，减小脉动，又能防止锂电池能量倒灌引起的能量浪费；在滤波电路前加放瞬态抑制二极管TVS，起到过流保护作用，该模块中整流桥选择DB107型号，额定电流1A，反向耐压1000V，TVS选用SMF45A，击穿电压75V，截止电压45V。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，连接在高压输电线路和终端设备之间，其特征在于，包括取能模块、整流滤波模块、DC-DC稳压模块和控制模块；其中，
所述取能模块包括取能互感器，所述取能互感器穿设于高压输电线上，并在二次绕组侧引出有正、负接线端子，所述正接线端子由从二次绕组不同线圈匝数处引出的多个抽头构成，所述多个抽头连接至一选择模块，所述选择模块用以选择其中一个抽头作为取能模块的正接线端子，以使选中的正接线端子与负接线端子输出相应大小的电压信号，所述选择模块与控制模块相连；
所述整流滤波模块包括整流滤波电路，通过整流滤波电路对取能模块输出的电压信号进行整流、滤波处理；
所述DC-DC稳压模块接收整流滤波模块的输出信号，并对该输出信号进行稳压输出，为终端设备供电；
所述控制模块连接选择模块和DC-DC稳压模块，并根据DC-DC稳压模块的输出电压大小来控制选择模块，使选择模块重新选择作为正接线端子的抽头实现DC-DC稳压模块的输出电压调节。
2.根据权利要求1所述的宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，其特征在于，还包括后备电源管理模块，所述后备电源管理模块连接控制模块、DC-DC稳压模块和终端设备，所述控制模块基于DC-DC稳压模块的输出电压大小和后备电源管理模块的储存电压大小，控制后备电源管理模块为终端设备供电或是被DC-DC稳压模块充电。
3.根据权利要求2所述的宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，其特征在于，在后备电源管理模块为终端设备的供电路径上还设有升压模块。
4.根据权利要求1-3任一项所述的宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，其特征在于，还包括设置在整流滤波模块与DC-DC稳压模块之间的过流保护模块，所述过流保护模块包括电压采样回路和MOS管泄流回路，所述过流保护模块与控制模块相连，所述控制模块根据电压采样回路中检测到的电压值控制MOS管泄流回路的开断。
5.根据权利要求4所述的宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，其特征在于，在过流保护模块中的电压采样回路包括TVS管和取样电阻，所述TVS管和取样电阻串联后连接在整流滤波模块的输出端上，在TVS管和取样电阻之间设有第一检测点用于检测取样电阻电压，所述MOS管泄流回路包括并联在电压采样回路上的MOS管，其中，当第一检测点检测到的取样电阻电压超过额定值时，控制模块控制MOS管泄流回路连通以进行泄流，当第一检测点检测到的取样电阻电压未超过额定值时，控制模块控制MOS管泄流回路断开。
6.根据权利要求5所述的宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，其特征在于，所述抽头包括有四个；所述选择模块由继电器网络构成，
所述继电器网络包括连接在第一抽头、第二抽头之间的第一继电器，以及连接在第三抽头、第四抽头之间的第二继电器，所述第一继电器和第二继电器之间设置有用以在二者间进行切换的第三继电器，其中所述第一抽头和第二抽头分别连接至第一继电器的两个静触点，第三抽头和第四抽头分别连接至第二继电器的两个静触点，第一继电器和第二继电器的动触点分别连接至第三继电器的两个静触点，第三继电器的动触点将选中的正极接线端子引出。
7.根据权利要求6所述的宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置，其特征在于，所述整流滤波电路包括RC-π型滤波电路、整流二极管和电容，所述整流二极管与电容串联后并联在RC-π型滤波电路的输出端上。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160420 |