CN106549589A - 架空输电线路的取电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种架空输电线路的取电装置，包括：电磁感应模块、第一整流电路、直流斩波器以及第二整流电路，第一整流电路连接于电磁感应模块与直流斩波器之间，直流斩波器连接于第一整流电路与第二整流电路之间，第二整流电路与外部在线监测装置连接。通过将磁感应模块设置于架空输电线路的变化磁场中，以感应所述变化磁场获得交流电压，交流电压依次通过第一整流电路整流、所述直流斩波器进行降压以及所述第二整流电路的二次整流后获得直流电压输出至外部在线监测装置，为外部在线监测装置提供电能，确保在充足的电能条件下运行，确保安全运行。

Description

架空输电线路的取电装置

技术领域

本发明涉及电力电网技术领域，特别涉及一种架空输电线路的取电装置。

背景技术

无线电能传输(wireless power transfer，WPT)主要有三种方式，分别为感应耦合方式、近场谐振方式及微波辐射方式，其作用距离分别对应为短距离传输、中短距离传输及远距离传输。其中，以感应耦合式和近场谐振方式运用比较普遍，广泛应用到手机和电动牙刷等小型用电设备的“零距离”接触以及电动车的中短距离无线充电中。微波辐射方式由于投资巨大，电磁辐射强，应用不广泛。

在架空输电导线上，一般在线路塔杆上会安装在线监测设备装置对输电导线进行在线监测，通过上述感应耦合、近场谐振及微波辐射三种方式为在线监测装置供电时，都需要有电源连接一次端实现电能的稳定有序输入，而实际架空输电线路条件不允许，在线监测设备一般采用内置电源进行供电，内置电源主要包括蓄电池及太阳能电池板，随着在线监测装置持续工作，由于蓄电池电能有限，太阳能电池板受环境影响，无法充分满足对在线装置的全天候和长期稳定性方面的要求，且蓄电池及太阳能电池板输入不稳定，易导致在线监测装置缺电，甚至是无电，在线监测装置在缺电时容易发生故障，无法确保安全，在无电时无法工作导致监测工作终止，无法进行线路监测，从而无法确保在线监测装置安全稳定运行。

发明内容

基于此，有必要针对架空线路上在线监测装置易缺电导致不安全的问题，提出一种为在线监测装置供电使其安全运行的架空输电线路的取电装置。

一种架空输电线路的取电装置，包括：电磁感应模块、第一整流电路、直流斩波器以及第二整流电路，所述第一整流电路连接于所述电磁感应模块与所述直流斩波器之间，所述直流斩波器连接于所述第一整流电路与所述第二整流电路之间，所述第二整流电路与外部在线监测装置连接；

所述磁感应模块设置于架空输电线路的变化磁场中，感应所述变化磁场获得交流电压，并将获取的所述交流电压传输至所述第一整流电路，所述第一整流电路对所述交流电压进行整流获得整流电压并输出至所述直流斩波器，所述直流斩波器对所述整流电压进行降压后获得降压电压，并将所述降压电压输出至所述第二整流电路，所述第二整流电路对所述降压电压进行整流后获得直流电压输出至外部在线监测装置。

在其中一个实施例中，还包括连接在所述电磁感应模块与所述第一整流电路之间的冲击保护电路和EMI电路，所述电磁感应模块通过所述冲击保护电路与所述EMI电路连接，所述EMI电路与所述第一整流电路连接。

在其中一个实施例中，还包括连接在所述第一整流电路与所述直流斩波器之间的第一滤波电路。

在其中一个实施例中，还包括连接在所述第一滤波电路与所述直流斩波器之间的功率因素校正器。

在其中一个实施例中，所述冲击保护电路包括瞬态抑制二极管，所述EMI电路包括压敏电阻，所述第一整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管，所述第一滤波电路包括第一电容；所述第一二极管的正极与所述第二二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第三二极管的负极连接，所述第三二极管的正极与所述第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极与所述第二二极管的负极连接，且所述第四二极管的负极和所述第二二极管的负极均分别与所述第一电容的一端、所述功率因素校正器的输入端连接，所述第一二极管的负极与所述第三二极管的负极均分别与所述第一电容的另一端连接并接地，所述电磁感应模块的输出端分别与所述瞬态抑制二极管的一端、所述压敏电阻的一端、所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的正极连接，所述瞬态抑制二极管的另一端、所述压敏电阻的另一端、所述第三二极管的正极以及所述第四二极管的正极接地，所述第一电容的一端还与所述功率因素校正器的输入端连接，所述功率因素校正器的输出端与所述直流斩波器连接。

在其中一个实施例中，所述直流斩波器包括开关管和高频变压器，所述开关管与所述功率因素校正器连接，所述高频变压器的一次侧与所述开关管连接，所述高频变压器的二次侧与所述第二整流电路连接，且所述第二整流电路还与所述开关管连接。

在其中一个实施例中，还包括连接于所述第二整流电路与所述开关管之间的第二滤波电路，所述第二整流电路通过所述第二滤波电路与所述外部在线监测装置连接。

在其中一个实施例中，还包括连接在所述第二滤波电路与所述开关管之间的脉冲宽度调制比较器以及隔离变压器，所述第二滤波电路通过所述脉冲宽度调制比较器与所述隔离变压器连接，所述脉冲宽度调制比较器通过所述隔离变压器与所述开关管连接，所述脉冲宽度调制比较器还与外部信号发生器连接。

在其中一个实施例中，还包括第五二极管，所述第五二极管的负极与所述脉冲宽度调制比较器连接，所述第五二极管的正极与所述隔离变压器连接。

在其中一个实施例中，还包括第六二极管、电阻以及第二电容，所述第二滤波电路包括滤波电容，所述第二整流电路包括第七二极管、第八二极管、第九二极管以及第十二极管，所述第七二极管的正极与所述第八二极管的正极连接，所述第七二极管的负极与所述第九二极管的负极连接，所述第九二极管的正极与所述第十二极管的正极连接，所述第十二极管的负极与所述第八二极管的负极连接；

所述开关管的集电极与所述功率因素校正器的输出端连接，发射极与所述第六二极管的正极连接，所述第六二极管的负极分别与所述第二电容的一端、所述电阻的一端以及所述高频电压器的一次侧的一端连接，所述第二电容的另一端、所述电阻的另一端以及所述高频电压器的一次侧的另一端接地，所述高频电压器的二次侧的一端分别与所述第七二极管的负极以及所述第九二极管的负极连接，所述高频电压器的二次侧的另一端分别与所述第八二极管的负极以及所述第十二极管的负极连接，所述第七二极管的正极与所述第八二极管的正极均分别与所述滤波电容的一端、所述脉冲宽度调制比较器的第一输入端以及所述外部在线监测装置连接，所述第九二极管的正极与所述第十二极管的正极均分别与所述滤波电容的另一端以及所述外部在线监测装置连接，所述脉冲宽度调制比较器的第二输入端连接所述外部信号发生器，所述脉冲宽度调制比较器的输出端与所述第五二极管的负极连接，所述第五二极管的极与所述隔离变压器一次侧的一端连接，所述隔离变压器一次侧的另一端与所述滤波电容的另一端连接，所述隔离变压器的二次侧的一端与所述开关管的基极连接，所述隔离变压器的二次侧的另一端接地。

上述架空输电线取电装置，通过将磁感应模块设置于架空输电线路的变化磁场中，以感应所述变化磁场获得交流电压，交流电压依次通过第一整流电路整流、所述直流斩波器进行降压以及所述第二整流电路的二次整流后获得直流电压输出至外部在线监测装置，为外部在线监测装置提供电能，确保在充足的电能条件下运行，确保安全运行。

附图说明

图1为一实施方式的架空输电线路的取电装置的结构示意图；

图2为另一实施方式的架空输电线路的取电装置的结构示意图；

图3为另一实施方式的架空输电线路的取电装置的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，提供一种实施方式的架空输电线路的取电装置，包括：电磁感应模块101、第一整流电路102、直流斩波器103以及第二整流电路104，第一整流电路102连接于电磁感应模块101与直流斩波器103之间，直流斩波器103连接于第一整流电路102与第二整流电路104之间，第二整流电路104还与外部在线监测装置连接。

电磁感应模块101设置于架空输电线路的变化磁场中，感应变化磁场获得交流电压，并将获取的交流电压传输至第一整流电路102，第一整流电路102对交流电压进行整流获得整流电压并输出至直流斩波器103，直流斩波器103对整流电压进行降压后获得降压电压，并将降压电压输出至第二整流电路104，第二整流电路104对降压电压进行整流后获得直流电压输出至外部在线监测装置。

上述架空输电线路的取电装置，通过将电磁感应模块101设置于架空输电线路的变化磁场中，以感应变化磁场获得交流电压，交流电压依次通过第一整流电路102整流、直流斩波器103进行降压以及第二整流电路104的二次整流后获得直流电压输出至外部在线监测装置，为外部在线监测装置提供电能，确保其拥有充足的电能，确保安全运行。另外，只需将电磁感应模块101设置于架空输电线路的变化磁场中，以感应变化磁场获得交流电压即可，无需通过感应线圈套设在架空输电线路上，减轻架空输电线路的负担，从而减小对电磁感应的影响，提高电磁感应的准确性和安全性。

请参阅图2，在其中一个实施例中，上述架空输电线路的取电装置还包括连接在电磁感应模块101与第一整流电路102之间的冲击保护电路105和EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)电路106，电磁感应模块101通过冲击保护电路105与EMI电路106连接，EMI电路106与第一整流电路102连接。

通过冲击保护电路105可抑制交流电压的浪涌脉冲，通过EMI电路106以减小电磁干扰，抑制交流电压中的尖峰，，即确保交流电压通过冲击保护电路105和EMI电路106处理后得到的电压的准确性。

在其中一个实施例中，上述架空输电线路的取电装置还包括连接在第一整流电路102与直流斩波器103之间的第一滤波电路107。

为了进一步提高电压的准确性，还设置第一滤波电路107对通过第一整流电路102进行整流得到的整流电压进行滤波，滤去整流电压中的交流。

在其中一个实施例中，上述架空输电线路的取电装置还包括连接在第一滤波电路107与直流斩波器103之间的功率因素校正器108。

功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。为了提高功率校正因数，通过功率因素校正器108以提高功率校正因数。功率因素校正器108包括主动式(有源)功率因素校正器和被动式(无源)功率因素校正器，在本实施例中，功率因素校正器108采用主动式功率因素校正器，功率因数可高达0.99、低损耗和高可靠、输入电压可以从90V到270V(宽幅输入)等，由于输出直流电压纹波很小，因此采用主动式功率因素校正器的电源不需要采用很大容量的进行滤波的电容

请参阅图3，在其中一个实施例中，冲击保护电路105包括瞬态抑制二极管TVS，EMI电路106包括压敏电阻MOV，第一整流电路102包括第一二极管t1、第二二极管t2、第三二极管t3以及第四二极管t4，第一滤波电路107包括第一电容c1；第一二极管t1的正极与第二二极管t2的正极连接，第一二极管t1的负极与第三二极管t3的负极连接，第三二极管t3的正极与第四二极管t4的正极连接，第四二极管t4的负极与第二二极管t2的负极连接，且第四二极管t4的负极和第二二极管t2的负极均分别与第一电容c1的一端、功率因素校正器108的输入端连接，第一二极管t1的负极与第三二极管t3的负极均分别与第一电容c1的另一端连接并接地，电磁感应模块101的输出端分别与瞬态抑制二极管TVS的一端、压敏电阻MOV的一端、第一二极管t1的正极以及第二二极管t2的正极连接，瞬态抑制二极管TVS的另一端、压敏电阻MOV的另一端、第三二极管t3的正极以及第四二极管t4的正极接地，功率因素校正器108的输出端与直流斩波器103连接。

请继续参阅图2，在其中一个实施例中，直流斩波器103包括开关管1031和高频变压器1032，开关管1031与功率因素校正器108连接，高频变压器1032的一次侧与开关管1031连接，高频变压器1032的二次侧与第二整流电路104连接，且第二整流电路104还与开关管1031连接。

通过开关管1031的设计，可将功率因素校正器108输出的电压变为高频脉动信号输出至高频变压器1032的一次侧，经过高频变压器1032降压后通过高频变压器1032的二次侧输出至第二整流电路104，第二整流电路104进行二次整流获得直流电压后输出至外部在线监测装置为其供电，另外该直流电压还输出至开关管1031，以控制开关管1031的导通和截止。

在其中一个实施例中，上述架空输电线路的取电装置还包括连接于第二整流电路104与开关管1031之间的第二滤波电路109，第二整流电路104通过第二滤波电路109与外部在线监测装置连接。

在其中一个实施例中，上述架空输电线路的取电装置还包括连接在所述第二滤波电路109与所述开关管1031之间的脉冲宽度调制比较器110以及隔离变压器111，第二滤波电路109通过脉冲宽度调制比较器110与隔离变压器111连接，脉冲宽度调制比较器110通过隔离变压器111与开关管1031连接，脉冲宽度调制比较器110还与外部信号发生器连接。

脉冲宽度调制比较器110通过比较第二滤波电路109输出的直流电压和外部发生器产生的电压，来调整输出至隔离变压器111的电压大小，从而调整输入至开关管1031的电压大小，以调整开关管1031输出至高频变压器1032的电压大小，从而实现对输出的直流电压的调整，以调整为在线监测装置的充电速率。且通过合理变压器的设置，可隔离器件防止干扰。

在其中一个实施例中，上述架空输电线路的取电装置还包括第五二极管t5，第五二极管t5的负极与脉冲宽度调制比较器110连接，第五二极管t5的正极与隔离变压器111连接。通过第五二极管t5的设置，可确保可有效保护电路，使整个电路稳定。

在其中一个实施例中，上述架空输电线路的取电装置还包括第六二极管t6、电阻R以及第二电容c2，第二滤波电路109包括滤波电容c3，第二整流电路104包括第七二极管t7、第八二极管t8、第九二极管t9以及第十二极管t10，第七二极管t7的正极与第八二极管t8的正极连接，第七二极管t7的负极与第九二极管t9的负极连接，第九二极管t9的正极与第十二极管t10的正极连接，第十二极管t10的负极与第八二极管t8的负极连接。

开关管1031的集电极与功率因素校正器108的输出端连接，发射极与第六二极管t6的正极连接，第六二极管t6的负极分别与第二电容c2的一端、电阻R的一端以及高频电压器的一次侧的一端连接，第二电容c2的另一端、电阻R的另一端以及高频电压器的一次侧的另一端接地，高频电压器的二次侧的一端分别与第七二极管t7的负极以及第九二极管t9的负极连接，高频电压器的二次侧的另一端分别与第八二极管t8的负极以及第十二极管t10的负极连接，第七二极管t7的正极与第八二极管t8的正极均分别与滤波电容c3的一端、脉冲宽度调制比较器110的第一输入端以及外部在线监测装置连接，第九二极管t9的正极与第十二极管t10的正极均分别与滤波电容c3的另一端以及外部在线监测装置连接，脉冲宽度调制比较器110的第二输入端连接外部信号发生器，脉冲宽度调制比较器110的输出端与第五二极管t5的负极连接，第五二极管的正极与隔离变压器111一次侧的一端连接，隔离变压器111一次侧的另一端与滤波电容c3的另一端连接，隔离变压器111的二次侧的一端与开关管1031的基极连接，隔离变压器111的二次侧的另一端接地。具体地，上述架空输电线路的取电装置还包括连接于脉冲宽度调制比较器110的输出端与第五二极管t5的负极之间的主保护电路。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种架空输电线路的取电装置，其特征在于，包括：电磁感应模块、第一整流电路、直流斩波器以及第二整流电路，所述第一整流电路连接于所述电磁感应模块与所述直流斩波器之间，所述直流斩波器连接于所述第一整流电路与所述第二整流电路之间，所述第二整流电路与外部在线监测装置连接；

所述磁感应模块设置于架空输电线路的变化磁场中，感应所述变化磁场获得交流电压，并将获取的所述交流电压传输至所述第一整流电路，所述第一整流电路对所述交流电压进行整流获得整流电压并输出至所述直流斩波器，所述直流斩波器对所述整流电压进行降压后获得降压电压，并将所述降压电压输出至所述第二整流电路，所述第二整流电路对所述降压电压进行整流后获得直流电压输出至外部在线监测装置。

2.根据权利要求1所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，还包括连接在所述电磁感应模块与所述第一整流电路之间的冲击保护电路和EMI电路，所述电磁感应模块通过所述冲击保护电路与所述EMI电路连接，所述EMI电路与所述第一整流电路连接。

3.根据权利要求2所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，还包括连接在所述第一整流电路与所述直流斩波器之间的第一滤波电路。

4.根据权利要求3所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，还包括连接在所述第一滤波电路与所述直流斩波器之间的功率因素校正器。

5.根据权利要求4所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，所述冲击保护电路包括瞬态抑制二极管，所述EMI电路包括压敏电阻，所述第一整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管，所述第一滤波电路包括第一电容；所述第一二极管的正极与所述第二二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第三二极管的负极连接，所述第三二极管的正极与所述第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极与所述第二二极管的负极连接，且所述第四二极管的负极和所述第二二极管的负极均分别与所述第一电容的一端、所述功率因素校正器的输入端连接，所述第一二极管的负极与所述第三二极管的负极均分别与所述第一电容的另一端连接并接地，所述电磁感应模块的输出端分别与所述瞬态抑制二极管的一端、所述压敏电阻的一端、所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的正极连接，所述瞬态抑制二极管的另一端、所述压敏电阻的另一端、所述第三二极管的正极以及所述第四二极管的正极接地，所述第一电容的一端还与所述功率因素校正器的输入端连接，所述功率因素校正器的输出端与所述直流斩波器连接。

6.根据权利要求4所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，所述直流斩波器包括开关管和高频变压器，所述开关管与所述功率因素校正器连接，所述高频变压器的一次侧与所述开关管连接，所述高频变压器的二次侧与所述第二整流电路连接，且所述第二整流电路还与所述开关管连接。

7.根据权利要求6所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，还包括连接于所述第二整流电路与所述开关管之间的第二滤波电路，所述第二整流电路通过所述第二滤波电路与所述外部在线监测装置连接。

8.根据权利要求7所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，还包括连接在所述第二滤波电路与所述开关管之间的脉冲宽度调制比较器以及隔离变压器，所述第二滤波电路通过所述脉冲宽度调制比较器与所述隔离变压器连接，所述脉冲宽度调制比较器通过所述隔离变压器与所述开关管连接，所述脉冲宽度调制比较器还与外部信号发生器连接。

9.根据权利要求8所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，还包括第五二极管，所述第五二极管的负极与所述脉冲宽度调制比较器连接，所述第五二极管的正极与所述隔离变压器连接。

10.根据权利要求9所述的架空输电线路的取电装置，其特征在于，还包括第六二极管、电阻以及第二电容，所述第二滤波电路包括滤波电容，所述第二整流电路包括第七二极管、第八二极管、第九二极管以及第十二极管，所述第七二极管的正极与所述第八二极管的正极连接，所述第七二极管的负极与所述第九二极管的负极连接，所述第九二极管的正极与所述第十二极管的正极连接，所述第十二极管的负极与所述第八二极管的负极连接；

所述开关管的集电极与所述功率因素校正器的输出端连接，发射极与所述第六二极管的正极连接，所述第六二极管的负极分别与所述第二电容的一端、所述电阻的一端以及所述高频电压器的一次侧的一端连接，所述第二电容的另一端、所述电阻的另一端以及所述高频电压器的一次侧的另一端接地，所述高频电压器的二次侧的一端分别与所述第七二极管的负极以及所述第九二极管的负极连接，所述高频电压器的二次侧的另一端分别与所述第八二极管的负极以及所述第十二极管的负极连接，所述第七二极管的正极与所述第八二极管的正极均分别与所述滤波电容的一端、所述脉冲宽度调制比较器的第一输入端以及所述外部在线监测装置连接，所述第九二极管的正极与所述第十二极管的正极均分别与所述滤波电容的另一端以及所述外部在线监测装置连接，所述脉冲宽度调制比较器的第二输入端连接所述外部信号发生器，所述脉冲宽度调制比较器的输出端与所述第五二极管的负极连接，所述第五二极管的极与所述隔离变压器一次侧的一端连接，所述隔离变压器一次侧的另一端与所述滤波电容的另一端连接，所述隔离变压器的二次侧的一端与所述开关管的基极连接，所述隔离变压器的二次侧的另一端接地。