CN112688404A - 一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，包括取能单元、供电切换单元和电能转换单元；所述取能单元包括磁场感应模块和电场感应模块，供电切换单元的第一输入端连接磁场感应模块，供电切换单元的第二输入端连接电场感应模块，电能转换单元的输入端连接供电切换单元的输出端。在线路流过较大电流的情况下，能够利用输电线路周围的磁场取电；在线路中的电流较小时，利用线路电压产生的电场获取能量，从而为传感器装置提供充足的电能供应。

Description

一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置

技术领域

本发明涉及高压输电技术，尤其涉及一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置。

背景技术

输电线路承担着输送电能到四面八方的重任，一旦发生故障，将对整个电网造成严重影响。输电导线上的在线监测传感器设备对输电线路的运行状态实时监测，是输电线路安全运行的保障。为解决输电线路所搭载的传感器设备的供电问题，实现对输电线路的在线实时监测，保证输电线路的安全性与稳定性，开发可应用于高压复杂电磁场环境的稳定可靠取电装置具有重要的工程实用价值。

常规情况下采用的是光伏取电，但是这种取电方式极易受到外部环境的影响，并且缺乏长期免维护能力；特别是在冬天，长时间的阴天雪天都会大大降低上述电源的取电能力，产生较大的人力和维护成本；采用电池作为供电载体会增加装置的维护量，且电池本身很难在极端温度及气象条件下使用。因此，从输电线路本身感应取电是目前解决传感器设备供电的重要途径。

目前，市面上基于电磁感应原理制作的输电线路取电装置需要通过磁场取能，而磁场是由线路中流过的电流产生的。当线路处于空载状态，流过的电流较小时，难以获得足够的能量。与此同时，这类装置大多体积大、重量重、不利于安装、空间利用率低。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，提供一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，在线路流过较大电流的情况下，能够利用输电线路周围的磁场取电；在线路中的电流较小时，利用线路电压产生的电场获取能量，从而为传感器装置提供充足的电能供应。

本发明的技术解决方案是：

一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，其特殊之处在于：包括取能单元、供电切换单元和电能转换单元；所述取能单元包括磁场感应模块和电场感应模块，供电切换单元的第一输入端连接磁场感应模块，供电切换单元的第二输入端连接电场感应模块，电能转换单元的输入端连接供电切换单元的输出端。

进一步优选，所述磁场感应模块包括C形铁芯，C形铁芯的下部绕有磁场感应线圈，所述电场感应模块包括单极板，磁场感应线圈两端以及极板的接口处为输出端。

进一步优选，所述C形铁芯采用硅钢片叠成，在C形铁芯外浇筑环氧树脂。

进一步优选，所述供电切换单元包括一块供电芯片，所述供电芯片包括第一电压输入引脚、第二电压输入引脚、第一电压使能引脚、接地引脚、第二电压使能引脚以及电压输出引脚；所述第一电压输入引脚连接所述磁场感应模块，所述第二电压输入引脚连接所述电场感应模块，所述第一电压使能引脚、第二电压使能引脚和接地引脚接地，所述电压输出引脚连接所述电能转换单元。

进一步优选，所述供电芯片为8051型单片机。

进一步优选，所述电能转换单元由输入端至输出端依次包括LC滤波电路、整流电路及稳压电路。

进一步优选，所述稳压电路采用LM7812芯片。

本发明的有益效果：

在线路流过较大电流的情况下，能够利用输电线路周围的磁场取电；在线路中的电流较小时，利用线路电压产生的电场获取能量，从而为传感器装置提供充足的电能供应。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中取能单元的结构示意图；

图3是图1中供电切换单元的结构示意图；

图4是图1中电能转换单元的结构示意图；

图中：1-取能单元，2-供电切换单元，3-电能转换单元，101-磁场感应模块，102-电场感应模块，1011-C形铁芯，1012-磁场感应线圈，1021-单极板，201-供电芯片，2011-第一电压输入引脚，2012-第二电压输入引脚，2013-第一电压使能引脚，2014-接地引脚，2015-第二电压使能引脚，2016-电压输出引脚，301-LC滤波电路，302-整流电路，303-稳压电路。

具体实施方式

如图所示，一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，包括取能单元1、供电切换单元2和电能转换单元3；所述取能单元1包括磁场感应模块101和电场感应模块102，所述磁场感应模块101包括C形铁芯1011，所述C形铁芯1011采用硅钢片叠成，在C形铁芯1011外浇筑环氧树脂，C形铁芯1011的下部绕有磁场感应线圈1012，所述电场感应模块102包括单极板1021，磁场感应线圈1012两端以及单极板1021的接口处为输出端；所述供电切换单元2包括供电芯片201，所述供电芯片201为8051型单片机，所述供电芯片201包括第一电压输入引脚2011、第二电压输入引脚2012、第一电压使能引脚2013、接地引脚2014、第二电压使能引脚2015以及电压输出引脚2016，所述第一电压输入引脚2011连接所述磁场感应线圈1012两端，所述第二电压输入引脚2012连接所述单极板1021的接口，所述第一电压使能引脚2013、第二电压使能引脚2015和接地引脚2014接地，所述电压输出引脚2016连接所述电能转换单元3；所述电能转换单元3由输入端至输出端依次包括LC滤波电路301、整流电路302及稳压电路303，所述稳压电路303采用LM7812芯片。

本发明的工作原理是：

当输电线路的电流在正常范围内时，第一电压输入引脚2011导通，第二电压输入引脚2012关闭，磁场感应模块101为传感器装置供电；当输电线路中流过较小的电流时，第一电压输入引脚2011导通，第二电压输入引脚2012导通，磁场感应模块101和电场感应模块102共同为传感器装置供电，能够在输电线路小电流时为传感器设备提供充足电量。

以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，其特征在于：包括取能单元、供电切换单元和电能转换单元；所述取能单元包括磁场感应模块和电场感应模块，供电切换单元的第一输入端连接磁场感应模块，供电切换单元的第二输入端连接电场感应模块，电能转换单元的输入端连接供电切换单元的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，其特征在于：所述磁场感应模块包括C形铁芯，C形铁芯的下部绕有磁场感应线圈，所述电场感应模块包括单极板，磁场感应线圈两端以及极板的接口处为输出端。

3.根据权利要求2所述的一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，其特征在于：所述C形铁芯采用硅钢片叠成，在C形铁芯外浇筑环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，其特征在于：所述供电切换单元包括一块供电芯片，所述供电芯片包括第一电压输入引脚、第二电压输入引脚、第一电压使能引脚、接地引脚、第二电压使能引脚以及电压输出引脚；所述第一电压输入引脚连接所述磁场感应模块，所述第二电压输入引脚连接所述电场感应模块，所述第一电压使能引脚、第二电压使能引脚和接地引脚接地，所述电压输出引脚连接所述电能转换单元。

5.根据权利要求4所述的一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，其特征在于：所述供电芯片为8051型单片机。

6.根据权利要求1所述的一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，其特征在于：所述电能转换单元由输入端至输出端依次包括LC滤波电路、整流电路及稳压电路。

7.根据权利要求6所述的一种应用于输电线路传感器的电磁场联合取能供电装置，其特征在于：所述稳压电路采用LM7812芯片。

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