CN114050665B - 一种用于三相电缆在线监测的工作电源 - Google Patents

一种用于三相电缆在线监测的工作电源 Download PDF

Info

Publication number
CN114050665B
CN114050665B CN202210046238.2A CN202210046238A CN114050665B CN 114050665 B CN114050665 B CN 114050665B CN 202210046238 A CN202210046238 A CN 202210046238A CN 114050665 B CN114050665 B CN 114050665B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diode
circuit
voltage
capacitor
ferromagnetic material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210046238.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114050665A (zh
Inventor
欧晓妹
刘崧
武利会
刘益军
唐琪
汪进锋
郭国伟
陈道品
陈邦发
何智祥
王雪倩
罗明枝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp
Original Assignee
Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp filed Critical Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp
Priority to CN202210046238.2A priority Critical patent/CN114050665B/zh
Publication of CN114050665A publication Critical patent/CN114050665A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114050665B publication Critical patent/CN114050665B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

本发明涉及电力供电技术领域，公开了一种用于三相电缆在线监测的工作电源。本发明工作电源包括取能线圈、整流滤波电路、充电管理电路、储能电池及稳压电路，所述取能线圈、整流滤波电路、充电管理电路及稳压电路依次电连接，取能线圈包括沿磁场切向分量绕制于三相电缆上的非闭合磁性材料。本发明可以在三相电缆通流运行时通过电磁感应原理有效获得感应电压，为在线监测装置提供稳定可靠的工作电源。

Description

一种用于三相电缆在线监测的工作电源
技术领域
本发明涉及电力供电技术领域，尤其涉及一种用于三相电缆在线监测的工作电源。
背景技术
10kV配网通常采用三相电缆进行电能传输。为确保三相电缆可靠工作，通常采用在线监测装置对三相电缆进行监测，监测期间需要使用工作电源为在线监测装置进行供电。受现场三相电缆监测点安装条件及三相电缆尺寸限制，采用传统储能电池进行供电的方式存在很多不足。
现有技术中提供了一种基于高压电缆护层感应电压充电的电源装置（专利申请号为CN202021233333.6），其基本思想是利用电缆护层的感应电压来对储能电池进行供电，进而由储能电池提供给在线监测装置使用。然而，这种方式受电缆护层的连接工艺影响较大，存在应用的不确定性，工作电源可靠性不高。
发明内容
本发明提供了一种用于三相电缆在线监测的工作电源，解决了现有用于三相电缆在线监测的工作电源可靠性不高的技术问题。
本发明提供的一种用于三相电缆在线监测的工作电源，包括取能线圈、整流滤波电路、充电管理电路、储能电池及稳压电路，所述取能线圈、整流滤波电路、充电管理电路及稳压电路依次电连接；
所述取能线圈包括沿磁场切向分量绕制于三相电缆上的非闭合磁性材料；
所述整流滤波电路用于将所述取能线圈输出的感应电压转换为直流电压；
所述充电管理电路用于根据所述直流电压与预置电压阈值的比较结果，调节所述储能电池的充放电状态以保障所述稳压电路的电源供应；
所述稳压电路用于将输入的电压转化为稳定的输出电压。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述非闭合磁性材料包括多个呈中心对称分布的铁磁材料段，相邻两个所述铁磁材料段间连接非铁磁材料段。
根据本发明的一种能够实现的方式，各所述铁磁材料段的结构参数相同。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述取能线圈的结构参数与所述取能线圈的输出功率满足下列函数关系：
Figure 648859DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 911344DEST_PATH_IMAGE002
表示取能线圈的磁路长度，
Figure 156512DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 922474DEST_PATH_IMAGE004
为铁磁材料段的总磁路长度，
Figure 594895DEST_PATH_IMAGE005
为非铁磁材料段的总磁路长度，其中
Figure 915034DEST_PATH_IMAGE005
的值等于非铁磁材料段的总长度乘以
Figure 963893DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 974574DEST_PATH_IMAGE007
为取能线圈的工作频率，
Figure 817896DEST_PATH_IMAGE008
为真空磁导率，
Figure 789395DEST_PATH_IMAGE006
为铁磁材料段的磁导率与非铁磁材料段的磁导率的比值，
Figure 376365DEST_PATH_IMAGE009
为铁磁材料段的横截面积，
Figure 241553DEST_PATH_IMAGE010
为三相电缆流过的相电流值，
Figure 255776DEST_PATH_IMAGE011
为各铁磁材料段在极坐标系中的极坐标角的平均值，
Figure 714571DEST_PATH_IMAGE012
为取能线圈的输出功率，
Figure 964286DEST_PATH_IMAGE013
为三相电缆的线芯的中心在极坐标系中的极坐标半径，
Figure 824926DEST_PATH_IMAGE014
为各铁磁材料段在极坐标系中的极坐标半径的平均值。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述整流滤波电路包括单相桥式整流电路、第一滤波电容器和第二滤波电容器，所述第一滤波电容器和第二滤波电容器皆与所述单相桥式整流电路的输出端并联。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述整流滤波电路还包括用于进行限压保护的双向瞬变电压抑制二极管，所述双向瞬变电压抑制二极管的两端分别与所述单相桥式整流电路的正、负输入端连接。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述整流滤波电路和所述充电管理电路之间设有电荷泵电路，所述电荷泵电路用于对所述直流电压进行倍压处理。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述电荷泵电路包括依次同向连接的第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管及第五二极管，所述第一二极管的正极连接所述整流滤波电路的输出端，所述第一二极管与所述第二二极管之间连接第一电容器的一端，所述第一电容器的另一端接地，所述第三二极管和所述第四二极管之间连接第二电容器的一端，所述第二电容器的另一端接地，所述第五二极管的负极连接第三电容器的一端，所述第三电容器的另一端接地，所述第二二极管和所述第三二极管之间连接第四电容器的一端，所述第四电容器的另一端连接所述第一二极管的正极，所述第四二极管和所述第五二极管之间连接第五电容器，所述第五电容器的另一端连接所述第三二极管的正极。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述稳压电路的芯片采用MC34063芯片。
根据本发明的一种能够实现的方式，所述取能线圈和所述整流滤波电路之间设有保护电路，所述保护电路用于预防用电线路上的短时故障电流。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明的工作电源包括取能线圈、整流滤波电路、充电管理电路、储能电池及稳压电路，所述取能线圈、整流滤波电路、充电管理电路及稳压电路依次电连接，取能线圈包括沿磁场切向分量绕制于三相电缆上的非闭合磁性材料；本发明可以在三相电缆通流运行时通过电磁感应原理有效获得感应电压，为在线监测装置提供稳定可靠的工作电源，且具有结构简单、成本低廉、不影响电缆的正常运行、可以带电安装操作、对于系统运行的可靠性没有任何潜在的隐患等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一个可选实施例提供的一种用于三相电缆在线监测的工作电源的结构示意图；
图2为本发明一个可选实施例提供的在三芯电缆通三相电流后空间任一点h处所产生的磁感应强度在平面坐标系上的分析示意图；
图3为本发明一个可选实施例提供的三芯电缆的极坐标系示意图；
图4为本发明一个可选实施例提供的取能线圈的结构示意图；
图5为本发明一个可选实施例提供的整流滤波电路的结构示意图；
图6为本发明一个可选实施例提供的电荷泵电路的结构示意图。
附图标记：
1-取能线圈；2-整流滤波电路；3-充电管理电路；4-储能电池；5-稳压电路；10-铁磁材料段；11-非铁磁材料段； CS1-第一滤波电容器；CS2-第二滤波电容器；pin1-第一引脚；pin2-第二引脚；pin3-第三引脚；pin4-第四引脚；D0-双向瞬变电压抑制二极管；D1-第一二极管；D2-第二二极管；D3-第三二极管；D4-第四二极管；D5-第五二极管；C1-第一电容器；C2-第二电容器；C3-第三电容器；C4-第四电容器；C5-第五电容器。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种用于三相电缆在线监测的工作电源，用于解决现有用于三相电缆在线监测的工作电源可靠性不高的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种用于三相电缆在线监测的工作电源的结构示意图。
本发明提供的一种于三相电缆在线监测的工作电源，包括取能线圈1、整流滤波电路2、充电管理电路3、储能电池4及稳压电路5，所述取能线圈1、整流滤波电路2、充电管理电路3及稳压电路5依次电连接。
其中，所述取能线圈1包括沿磁场切向分量绕制于三相电缆上的非闭合磁性材料；
所述整流滤波电路2用于将所述取能线圈1输出的感应电压转换为直流电压；
所述充电管理电路3用于根据所述直流电压与预置电压阈值的比较结果，调节所述储能电池4的充放电状态以保障所述稳压电路5的电源供应；
所述稳压电路5用于将输入的电压转化为稳定的输出电压。
考虑到电缆电流有可能在短期工作于死区电流以下，此时，输入到稳压电路5的电压不能达到稳压电路5最小工作电压2.5V的要求，通过设置充电管理电路3，能够解决该问题，提高供电的可靠性。作为优选，所述的预置电压阈值为死区电流的对应电压。
通过本发明实施例的设置，可以在三相电缆通流运行时，通过电磁感应原理有效获得感应电压，为在线监测装置提供稳定可靠的工作电源。
由于三相电缆通常为三芯电缆，本发明实施例以三芯电缆为具体实施例对其产生的磁感应强度进行分析。
图2示出了本发明实施例在三芯电缆通三相电流后，空间任一点h处所产生的磁感应强度在平面坐标系上的分析示意图。
图2中，该平面坐标系以三相电缆的长度方向为z轴方向，以三相电缆的圆截面为平面建立，其中三相电缆的圆心为坐标原点0，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 885417DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure DEST_PATH_IMAGE017
分别为三相电缆三芯在径向上的坐标。其中，图3中的极坐标系也以三相电缆的长度方向为z轴方向，以三相电缆的圆截面为平面建立，其坐标原点也为三相电缆的圆心。
由毕奥-萨伐尔定律可知，三相电缆通三相电流后的空间任一点
Figure 831508DEST_PATH_IMAGE018
处所产生的磁感应强度
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为：
Figure 635647DEST_PATH_IMAGE020
式中，
Figure 475427DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 831453DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 999260DEST_PATH_IMAGE023
分别表示A相、B相、C相通过的电流瞬时值，
Figure 731724DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 426010DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 952938DEST_PATH_IMAGE026
为h点距离A相、B相、C相线芯的垂直距离，
Figure 873620DEST_PATH_IMAGE008
为真空磁导率。
根据上述分析，进一步利用ANSYS有限元仿真分析软件可以计算得到某一瞬间空间磁场的分布图，根据分布图可以知道，三芯电缆的磁场分布虽然是对称的，但呈不均匀分布特征。如果采用常规的闭合铁磁材料段线圈从电缆外围利用法拉第电磁感应定理进行取能，由于三相电流的对称性，通过安培环路定理可知，不考虑零序电流时，铁磁材料段中的磁动势恒等于零，因此，闭合结构的取能线圈1并不能获取电能。
而本发明实施例的取能线圈1采用非闭合磁性材料，由于该非闭合磁性材料采用分离结构的磁性材料，从而根据不同磁介质分界面上的磁场切向分量的强度相等的关系，沿切向分量方向绕制线圈，利用磁性材料的磁放大功能，则可以有效利用电缆通流后产生的磁场能量获取电能。虽然引入磁性材料会使得电缆周边电磁场的分布发生改变，但磁性材料中的磁感应强度会比空气介质的磁感应强度大得多。其原因在于引入铁磁材料后，由非均匀介质中磁场的分界面边界条件可知，如果让外界磁场入射铁磁材料有一个大的入射角
Figure 144196DEST_PATH_IMAGE027
，这样就可以在铁磁材料中获得尽量大的折射角
Figure 692989DEST_PATH_IMAGE028
，即尽量大的切向分量，提高利用电缆通流后产生的磁场能量获取电能的效率，入射角
Figure 656397DEST_PATH_IMAGE027
与折射角
Figure 798796DEST_PATH_IMAGE028
的关系式为：
Figure 873063DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure 276362DEST_PATH_IMAGE030
为铁磁材料的磁导率，
Figure 410671DEST_PATH_IMAGE031
为非铁磁材料的磁导率，近似等于真空磁导率。
三芯电缆正常工作时流过的电流是幅值相等、相位互差120°的三相电流。按图3所建立的极坐标系对电缆外空气中任一点
Figure 40367DEST_PATH_IMAGE032
的磁感应强度
Figure 652745DEST_PATH_IMAGE033
进行分析推导可知：
Figure 51496DEST_PATH_IMAGE034
式中，
Figure 481341DEST_PATH_IMAGE013
为铁芯在极坐标系中的极坐标半径，该极坐标半径即导体线芯和电缆整体圆心的距离，
Figure 332753DEST_PATH_IMAGE010
为三相电缆流过的相电流值，
Figure 748822DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 267659DEST_PATH_IMAGE036
分别代表圆外任意一点
Figure 478192DEST_PATH_IMAGE037
在如图3所示极坐标系中的极坐标半径和极坐标角。
上述公式表明，沿电缆周围的磁场分布是不同的，在
Figure 207114DEST_PATH_IMAGE036
为±30°、±90°等处存在极大值，在
Figure 161294DEST_PATH_IMAGE036
为±60°、±120°等处存在极小值，而在其它点则是介于这两个值之间。
考虑到三芯电缆周边磁场分布的特点，所述非闭合磁性材料包括多个呈中心对称分布的铁磁材料段。例如由六个呈中心对称分布的铁磁材料段组成该非闭合磁性材料，又例如由九个呈中心对称分布的铁磁材料段组成该非闭合磁性材料。在一种能够实现的方式中，如图4所示，所述非闭合磁性材料包括三个呈中心对称分布的铁磁材料段10，相邻两个所述铁磁材料段10间连接非铁磁材料段11。各个绕组的线圈匝数以及内径、外径等结构参数都完全相同，每个绕组上的感应电压除了相位各相差120°以外，数值大小也相同。
本发明实施例提供了取能线圈1的具体结构，通过该结构，可以提高获取感应电压的可靠性。该结构下，取能线圈1输出感应电压的大小与工作频率、二次侧取能线圈1的匝数、磁芯磁导率、磁芯的截面有效面积以及磁路长度有直接关系，可以通过调整相关参数，来达到调整输出电压大小的目的。
其中，该铁磁材料段作为铁芯。如果在铁芯中的磁感应强度以铁芯内外径的平均值处的磁感应强度值为近似值，按均匀磁场的假设计算，所述取能线圈1的结构参数与所述取能线圈1的输出功率满足下列函数关系：
Figure 534638DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 892634DEST_PATH_IMAGE002
表示取能线圈的磁路长度，
Figure 108852DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 866724DEST_PATH_IMAGE004
为铁磁材料段的总磁路长度，
Figure 94574DEST_PATH_IMAGE005
为非铁磁材料段的总磁路长度，其中
Figure 37122DEST_PATH_IMAGE005
的值等于非铁磁材料段的总长度乘以
Figure 350423DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 646406DEST_PATH_IMAGE007
为取能线圈的工作频率，
Figure 994342DEST_PATH_IMAGE008
为真空磁导率，
Figure 717578DEST_PATH_IMAGE006
为铁磁材料段的磁导率与非铁磁材料段的磁导率的比值，
Figure 642809DEST_PATH_IMAGE009
为铁磁材料段的横截面积，
Figure 742483DEST_PATH_IMAGE010
为三相电缆流过的相电流值，
Figure 944925DEST_PATH_IMAGE011
为各铁磁材料段在极坐标系中的极坐标角的平均值，
Figure 104643DEST_PATH_IMAGE012
为取能线圈的输出功率，
Figure 517169DEST_PATH_IMAGE013
为三相电缆的线芯的中心在极坐标系中的极坐标半径，
Figure 154955DEST_PATH_IMAGE014
为各铁磁材料段在极坐标系中的极坐标半径的平均值。
其中，获取铁磁材料段在极坐标系中的极坐标半径以及极坐标角时，可以以铁磁材料段的横截面的几何中心代表该铁磁材料段，该几何中心到极坐标系的原点的距离即为该铁磁材料段在极坐标系中的极坐标半径，该几何中心与极坐标系的极轴的角度即为铁磁材料段在极坐标系中的极坐标角。
其中，根据上述对外界磁场入射铁磁材料的入射角及折射角的关系分析，可知，不同材料段的磁路关系是相对磁导率的倍率关系。设置
Figure 211904DEST_PATH_IMAGE005
的值等于非铁磁材料段11的总长度乘以
Figure 542522DEST_PATH_IMAGE006
，可以在铁磁材料段中获得尽量大的折射角，提高利用三相电缆通流后产生的磁场能量获取电能的效率。
通过上述函数关系，可以根据所需要的输出功率调整取能线圈1的结构参数的具体值。
在一种能够实现的方式中，如图5所示，所述整流滤波电路2包括单相桥式整流电路、第一滤波电容器CS1和第二滤波电容器CS2，所述第一滤波电容器CS1和第二滤波电容器CS2皆与所述单相桥式整流电路的输出端并联。
其中，所述桥式整流电路由第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管组成，其中，第一整流二极管正极和第二整流二极管负极的连接点为第一引脚pin1，第一整流二极管负极和第三整流二极管负极的连接点为第二引脚pin3，第三整流二极管正极和第四整流二极管负极的连接点为第三引脚pin2，第二整流二极管正极和第四整流二极管正极连接点为第四引脚pin4。
在一种能够实现的方式中，所述整流滤波电路2还包括用于进行限压保护的双向瞬变电压抑制二极管D0，所述双向瞬变电压抑制二极管D0的两端分别与所述单相桥式整流电路的正、负输入端连接。
由取能线圈1获得感应电压后，本发明实施例通过单相桥式整流电路进行交直流转换，双向瞬变电压抑制二极管D0起限压保护作用，第一滤波电容器CS1和第二滤波电容器CS2构成滤波电路。
由于电力电缆载流量的变化较大，为解决因电流较低时产生的取能线圈1供电死区问题，尽量降低死区电流值的大小，在一种能够实现的方式中，所述整流滤波电路2和所述充电管理电路3之间设有电荷泵电路，所述电荷泵电路用于对所述直流电压进行倍压处理。
在一种能够实现的方式中，如图6所示，所述电荷泵电路包括依次同向连接的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4及第五二极管D5，所述第一二极管D1的正极连接所述整流滤波电路2的输出端，所述第一二极管D1与所述第二二极管D2之间连接第一电容器C1的一端，所述第一电容器C1的另一端接地，所述第三二极管D3和所述第四二极管D4之间连接第二电容器C2的一端，所述第二电容器C2的另一端接地，所述第五二极管D5的负极连接第三电容器C3的一端，所述第三电容器C3的另一端接地，所述第二二极管D2和所述第三二极管D3之间连接第四电容器C4的一端，所述第四电容器C4的另一端连接所述第一二极管D1的正极，所述第四二极管D4和所述第五二极管D5之间连接第五电容器C5，所述第五电容器C5的另一端连接所述第三二极管D3的正极。
在一种能够实现的方式中，所述稳压电路5的芯片采用MC34063芯片。
本发明实施例中，经电荷泵电路升压后的电压利用稳压电路5获得直流工作电压。作为优选，直流稳压芯片选择工作电压范围为3V-40V的MC34063芯片，以将输出电压转化为3.3V或5V稳定的输出电压。工作电源能够在-40℃到80℃的温度范围内工作，最大输出电流可达1.5A，确保在地下电缆沟道能够长期安全稳定运行。
在一种能够实现的方式中，所述取能线圈1和所述整流滤波电路2之间设有保护电路，所述保护电路用于预防用电线路上的短时故障电流。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于三相电缆在线监测的工作电源，其特征在于，包括取能线圈、整流滤波电路、充电管理电路、储能电池及稳压电路，所述取能线圈、整流滤波电路、充电管理电路及稳压电路依次电连接；
所述取能线圈包括沿磁场切向分量绕制于三相电缆上的非闭合磁性材料；
所述整流滤波电路用于将所述取能线圈输出的感应电压转换为直流电压；
所述充电管理电路用于根据所述直流电压与预置电压阈值的比较结果，调节所述储能电池的充放电状态以保障所述稳压电路的电源供应；
所述稳压电路用于将输入的电压转化为稳定的输出电压；
所述非闭合磁性材料包括多个呈中心对称分布的铁磁材料段，相邻两个所述铁磁材料段间连接非铁磁材料段；
所述取能线圈的结构参数与所述取能线圈的输出功率满足下列函数关系：
Figure 174738DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 649581DEST_PATH_IMAGE002
表示取能线圈的磁路长度，
Figure 490629DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 672212DEST_PATH_IMAGE004
为铁磁材料段的总磁路长度，
Figure 924202DEST_PATH_IMAGE005
为非铁磁材料段的总磁路长度，其中
Figure 138539DEST_PATH_IMAGE005
的值等于非铁磁材料段的总长度乘以
Figure 704649DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 68635DEST_PATH_IMAGE007
为取能线圈的工作频率，
Figure 429209DEST_PATH_IMAGE008
为真空磁导率，
Figure 629377DEST_PATH_IMAGE006
为铁磁材料段的磁导率与非铁磁材料段的磁导率的比值，
Figure 61496DEST_PATH_IMAGE009
为铁磁材料段的横截面积，
Figure 952091DEST_PATH_IMAGE010
为三相电缆流过的相电流值，
Figure 60730DEST_PATH_IMAGE011
为各铁磁材料段在极坐标系中的极坐标角的平均值，
Figure 669566DEST_PATH_IMAGE012
为取能线圈的输出功率，
Figure 905375DEST_PATH_IMAGE013
为三相电缆的线芯的中心在极坐标系中的极坐标半径，
Figure 916057DEST_PATH_IMAGE014
为各铁磁材料段在极坐标系中的极坐标半径的平均值。
2.根据权利要求1所述的用于三相电缆在线监测的工作电源，其特征在于，各所述铁磁材料段的结构参数相同。
3.根据权利要求1所述的用于三相电缆在线监测的工作电源，其特征在于，所述整流滤波电路包括单相桥式整流电路、第一滤波电容器和第二滤波电容器，所述第一滤波电容器和第二滤波电容器皆与所述单相桥式整流电路的输出端并联。
4.根据权利要求3所述的用于三相电缆在线监测的工作电源，其特征在于，所述整流滤波电路还包括用于进行限压保护的双向瞬变电压抑制二极管，所述双向瞬变电压抑制二极管的两端分别与所述单相桥式整流电路的正、负输入端连接。
5.根据权利要求1所述的用于三相电缆在线监测的工作电源，其特征在于，所述整流滤波电路和所述充电管理电路之间设有电荷泵电路，所述电荷泵电路用于对所述直流电压进行倍压处理。
6.根据权利要求5所述的用于三相电缆在线监测的工作电源，其特征在于，所述电荷泵电路包括依次同向连接的第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管及第五二极管，所述第一二极管的正极连接所述整流滤波电路的输出端，所述第一二极管与所述第二二极管之间连接第一电容器的一端，所述第一电容器的另一端接地，所述第三二极管和所述第四二极管之间连接第二电容器的一端，所述第二电容器的另一端接地，所述第五二极管的负极连接第三电容器的一端，所述第三电容器的另一端接地，所述第二二极管和所述第三二极管之间连接第四电容器的一端，所述第四电容器的另一端连接所述第一二极管的正极，所述第四二极管和所述第五二极管之间连接第五电容器，所述第五电容器的另一端连接所述第三二极管的正极。
7.根据权利要求1所述的用于三相电缆在线监测的工作电源，其特征在于，所述稳压电路的芯片采用MC34063芯片。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的用于三相电缆在线监测的工作电源，其特征在于，所述取能线圈和所述整流滤波电路之间设有保护电路，所述保护电路用于预防用电线路上的短时故障电流。
CN202210046238.2A 2022-01-17 2022-01-17 一种用于三相电缆在线监测的工作电源 Active CN114050665B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210046238.2A CN114050665B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种用于三相电缆在线监测的工作电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210046238.2A CN114050665B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种用于三相电缆在线监测的工作电源

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114050665A CN114050665A (zh) 2022-02-15
CN114050665B true CN114050665B (zh) 2022-04-12

Family

ID=80196554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210046238.2A Active CN114050665B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种用于三相电缆在线监测的工作电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114050665B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105182060A (zh) * 2015-10-08 2015-12-23 三峡大学 一种自供电分布式无线电流传感器
CN106707008A (zh) * 2016-12-27 2017-05-24 成都信息工程大学 一种电子式电流互感器及其工作方法
CN107431386A (zh) * 2015-04-09 2017-12-01 威德米勒界面有限公司及两合公司 用于非接触式感应能量传输的装置和这种装置的操作方法
CN207968067U (zh) * 2018-04-12 2018-10-12 江苏佳源科技有限公司 一种用于故障指示器供电的ct供电装置
JP2020078232A (ja) * 2018-11-02 2020-05-21 ニチコン株式会社 双方向無線給電装置
CN113746214A (zh) * 2021-08-31 2021-12-03 西安交通大学 一种用于三芯电缆热状态在线监测系统的供电电路

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013067484A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-10 Witricity Corporation Wireless energy transfer modeling tool
CN202634061U (zh) * 2012-04-20 2012-12-26 东北电力大学 变电站高压开关监测系统电源

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107431386A (zh) * 2015-04-09 2017-12-01 威德米勒界面有限公司及两合公司 用于非接触式感应能量传输的装置和这种装置的操作方法
CN105182060A (zh) * 2015-10-08 2015-12-23 三峡大学 一种自供电分布式无线电流传感器
CN106707008A (zh) * 2016-12-27 2017-05-24 成都信息工程大学 一种电子式电流互感器及其工作方法
CN207968067U (zh) * 2018-04-12 2018-10-12 江苏佳源科技有限公司 一种用于故障指示器供电的ct供电装置
JP2020078232A (ja) * 2018-11-02 2020-05-21 ニチコン株式会社 双方向無線給電装置
CN113746214A (zh) * 2021-08-31 2021-12-03 西安交通大学 一种用于三芯电缆热状态在线监测系统的供电电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
可记录多重雷击的雷电流波形在线监测装置研制;朱时阳等;《高电压技术》;20131130;第39卷(第11期);第2699-2703页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114050665A (zh) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113515838A (zh) 直流系统建模仿真方法、装置、计算机设备和存储介质
CN104979853A (zh) 基于电磁感应的输电线路分段绝缘架空地线多点取能系统
CN103248134B (zh) 一种电缆局部放电带电检测感应取电装置
CN109638791B (zh) 一种多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法
CN113470943B (zh) 一种基于直流纹波的电磁感应式取电装置
CN114050665B (zh) 一种用于三相电缆在线监测的工作电源
CN204696771U (zh) 高压输配电线路在线监测设备的供电装置和系统
CN117353470A (zh) 一种三芯电力电缆磁场能量收集装置
CN117833483A (zh) 一种用于三芯电缆的高效磁场自取能装置及方法
CN114865801B (zh) 一种用于三芯电缆的高能量密度磁场能量收集装置及系统
CN219477682U (zh) 输电线路在线监测装置电源模块
CN109768715B (zh) 一种220kV超高压静电除尘电源
CN110729772A (zh) 一种电子式电流互感器智能取电电源及取电控制方法
CN202712946U (zh) 一种ups充电模块装置
CN215493941U (zh) 一种自取能无线局部放电检测装置及系统
CN116191687A (zh) 一种宽工作范围磁场能量收集装置
CN107733032A (zh) 一种升压式无线充电接收电路
CN113224802A (zh) 一种基于电磁感应的地线取能储存装置及取电方法
Xie et al. Review on the risk and treatment of electric vehicle charging pile charging leakage
CN109638981A (zh) 天线式感应取电装置
CN203289199U (zh) 一种用于开关柜出线电缆带电检测的感应取电装置
CN117239947A (zh) 一种提高功率输出的磁场能量收集装置
CN115347684A (zh) 一种面向高压输电线的宽范围电流变化的ct取能装置
CN117411195A (zh) 换流变中性点直流电流传感器的供电方法
CN217984677U (zh) 一种感应式无线充电器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant