CN107546859A - 输配电线路在线微电场能收集的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输配电线路在线微电场能收集的装置，包括设置在高压线侧的二电场能收集极性板，所述电场能收集极性板电性连接全波整流桥的输入端，所述全波整流桥的输出端分别电性连接降压转换器和充电管理电路，所述降压转换器直接给用电设备供电，所述充电管理电路电性连接储能器件，所述储能器件通过放电管理电路给用电设备供电。本发明具有供电稳定、设备运行稳定的优点。

Description

输配电线路在线微电场能收集的装置

技术领域

本发明涉及供电设置，尤其是涉及一种供电稳定、设备运行稳定的输配电线路在线微电场能收集的装置。

背景技术

随着超低功耗芯片技术的发展，无线传感器节点的功率已经进入微瓦(μW)级范围,输电线路线上电力数据采集，绝大部分场合是不存在合适稳定电源，以前的输电线路线上设备绝大部分依靠高能量电池进行供电，设计电池使用寿命大约在3～5年，这就需要定期更换电池，更换电池过程存在较多问题，一、因为要更换线路上的东西，尤其在220KV以上的线路，需要等待停电才能作业，一般线路停电检修周期为1年，如在周期内发现存在电池故障，需要等到下一个周期才能进行设备检修，随着带电作业的技术不断进步，线上的操作可以在不停电的情况下进行，但带电作业的危险性比较高，且操作相当繁琐，需要较多专业设备，且需要电力多个部门配合，才能进行带电作业；二、线上电力数据采集设备，基于对线路的保护，线上采集设备重量较轻，重量控制在1Kg之内，很多设备采用一次性设计方式，拆开设备都需要破坏设备，更换电池等于更换设备；三、随着人民生活水平的提高，对线路稳定运行的要求也提高到一个新的高度，输电线路在线监测技术因此得到快速发展和广泛应用，如输电线路导线温度监测、绝缘子串污秽监测、导线风偏及振动监测等，但设备供电电源的问题，制约了输电线路在线监测系统的发展。目前，迫切需要一种能够长期运行且提供足够功率的供电方式，以满足日益增加的负载需求。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种供电稳定、设备运行稳定的输配电线路在线微电场能收集的装置。

本发明通过以下技术措施实现的，一种输配电线路在线微电场能收集的装置，包括设置在高压线侧的二电场能收集极性板，所述电场能收集极性板电性连接全波整流桥的输入端，所述全波整流桥的输出端分别电性连接降压转换器和充电管理电路，所述降压转换器直接给用电设备供电，所述充电管理电路电性连接储能器件，所述储能器件通过放电管理电路给用电设备供电。

作为一种优选方式，所述全波整流桥的输出端通过卸荷电路电性连接降压转换器，所述全波整流桥的输出端还通过卸荷电路检测电阻电性连接卸荷电路。

作为一种优选方式，所述电场能收集极性板中的正极板为用电设备的外壳，所述电场能收集极性板中的负极板为铜棒。

作为一种优选方式，所述储能器件为超级电容。

作为一种优选方式，所述用电设备为输电线路在线监测设备。

作为一种优选方式，所述用电设备的待机功耗小于100uW。

本发明由设置在高压输电线路侧的二电场能收集极性板收集电场的交流电波，再由全波整流桥把收集到的交流电波转换成直流电，高效降压转换器把全波整流桥转换到的电能，转换成用电设备需要的电源；充电管理电路，负责对储能器件进行充电并在夜晚或无阳光的时间或需高耗电时由放电管理电路给用电设备供电。本发明的基本工作原理为能量转换，高压线附近有着丰富的电场，通过二电场能收集极性板，收集到一定量的电场后，通过全波整流电路把交流信号转换成直流电，完成电场能量到电能转换，经低功耗降压转换器转换为合适的电压后，可以满足设备的电流需求，高压线附近的电场能是源源不断提供。因为高压输电线路的电压比较稳定，电场相对比较稳定，可以为设备提供稳定的电源；本发明相比于采用电池为线上设备供电来说，具有供电稳定、设备运行稳定的优点，本发明为输电线路在线监测类产品稳定性运行提供了有力的电源保障。

附图说明

图1为本发明实施例的组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种输配电线路在线微电场能收集的装置，参考图1，包括设置在高压输电线路1侧的二电场能收集极性板2，所述电场能收集极性板2电性连接低噪音的全波整流桥3的输入端，所述全波整流桥3的输出端分别电性连接降压转换器9和充电管理电路4，所述降压转换器9直接给用电设备10供电，所述充电管理电路4电性连接储能器件5，所述储能器件5通过放电管理电路6给用电设备10供电。

本装置由设置在高压输电线路1侧的二电场能收集极性板2收集电场的交流电波，再由全波整流桥3把收集到的交流电波转换成直流电，高效降压转换器9把全波整流桥3转换到的电能，转换成用电设备10需要的电源；充电管理电路4，负责对储能器件5进行充电并在夜晚或无阳光的时间或需高耗电时由放电管理电路6给用电设备10供电。本装置的基本工作原理为能量转换，高压线附近有着丰富的电场，通过二电场能收集极性板2，收集到一定量的电场后，通过全波整流电路3把交流信号转换成直流电，完成电场能量到电能转换，经低功耗降压转换器9转换为合适的电压后，可以满足设备的电流需求，高压线附近的电场能是源源不断提供，能提供大约200uW功率(随着线路电压等级提升，收集能量越大)；在如输电线路导线温度监测、绝缘子串污秽监测等设备中，设备待机功耗约为40uW左右，设备约为5分钟发送一次数据，发送数据功耗约为35mW(持续时间约为35mS左右)，采用电场能量加储能器件5为设备供电，只要线路上有电压(与线上电流大小无正相关)，就能产生电场，有电场，设备就可以正常运行。因为高压输电线路1的电压比较稳定，电场相对比较稳定，可以为设备提供稳定的电源；本装置相比于采用电池为线上设备供电来说，具有供电稳定、设备运行稳定的优点，本装置为输电线路在线监测类产品稳定性运行提供了有力的电源保障。

在一实施例的输配电线路在线微电场能收集的装置，请参考图1，在前面技术方案的基础上具体还可以是，全波整流桥3的输出端通过卸荷电路8电性连接降压转换器，所述全波整流桥3的输出端还通过卸荷电路检测电阻7电性连接卸荷电路8；卸荷电路8负责对多余能量进行卸放，储能器件5对收集到能量进行存储，低功耗的用电设备10因为休眠时间功耗较低，且设备大部分时间都处于休眠状态，平时消耗不了全部能量，通过充、放电管理电路4、6对储能器件5(如超级电容)充电把剩余的电能储存起来，一旦低功耗的用电设备10正常工作，需要消耗较大的能量，可以使用储能器件5储存起来的能量；当存在储能器件5和用电设备10都消耗不了所转换的能量，则由卸放电路8，把多余的能量卸放掉，保证设备正常运转。

在一实施例的输配电线路在线微电场能收集的装置，请参考图1，在前面技术方案的基础上具体还可以是，电场能收集极性板2中的正极板为用电设备的外壳，所述电场能收集极性板2中的负极板为铜棒。

在一实施例的输配电线路在线微电场能收集的装置，请参考图1，在前面技术方案的基础上具体还可以是，储能器件5为超级电容。

在一实施例的输配电线路在线微电场能收集的装置，请参考图1，在前面技术方案的基础上具体还可以是，用电设备10为输电线路在线监测设备。

在一实施例的输配电线路在线微电场能收集的装置，请参考图1，在前面技术方案的基础上具体还可以是，用电设备10的待机功耗小于100uW。

以上是对本发明输配电线路在线微电场能收集的装置进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种输配电线路在线微电场能收集的装置，其特征在于：包括设置在高压线侧的二电场能收集极性板，所述电场能收集极性板电性连接全波整流桥的输入端，所述全波整流桥的输出端分别电性连接降压转换器和充电管理电路，所述降压转换器直接给用电设备供电，所述充电管理电路电性连接储能器件，所述储能器件通过放电管理电路给用电设备供电。

2.根据权利要求1所述的输配电线路在线微电场能收集的装置，其特征在于：所述全波整流桥的输出端通过卸荷电路电性连接降压转换器，所述全波整流桥的输出端还通过卸荷电路检测电阻电性连接卸荷电路。

3.根据权利要求1所述的输配电线路在线微电场能收集的装置，其特征在于：所述电场能收集极性板中的正极板为用电设备的外壳，所述电场能收集极性板中的负极板为铜棒。

4.根据权利要求1所述的输配电线路在线微电场能收集的装置，其特征在于：所述储能器件为超级电容。

5.根据权利要求1所述的输配电线路在线微电场能收集的装置，其特征在于：所述用电设备为输电线路在线监测设备。

6.根据权利要求1所述的输配电线路在线微电场能收集的装置，其特征在于：所述用电设备的待机功耗小于100uW。