CN115549501A - 输电线监测设备的供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种输电线监测设备的供电装置，属于供电技术领域；包括取能模块、变电模块和调参模块；所述取能模块的取能端包裹在输电线上，输出端与所述变电模块连接，用于获取输电线中的电能；所述变电模块的输出端与所述调参模块连接，用于将获得的电能转变为与监测设备匹配的电能；所述调参模块的输出端与所述监测设备的输入端连接，用于对获得的电能进行调参，并传输至所述监测设备。取能模块不仅不易对输电线的正常工作带来负面影响，而且能够持续获得电能。提高了供电稳定性，从而提高了监测设备工作的稳定性。

Description

输电线监测设备的供电装置

技术领域

本发明涉及一种供电技术领域，尤其涉及一种输电线监测设备的供电装置。

背景技术

随着智慧电网的加速发展，大量光伏、风电等新型绿色能源已经并入电网，使得电网中的电流信号除了工频以外，还包括大量的直流、高次谐波和高频暂态信号，除此之外雷电冲击也会导致过电压信号的产生。这些信号的产生会导致电网的安全性、可靠性、稳定性受到影响，严重时可能会导致电网正常的供电情况受到阻碍甚至造成重大事故，因此对于输电线电压信号的监测是十分重要的一种措施。

为了保证监测设备尽可能的不对输电线输电造成影响，通常采用非接触的监测方式。但无论是传感类监测设备还是采集类监测设备，后端电路大都采用有源器件的设计。导致如何在高压输电线上对有源器件进行连续供电成了亟需解决的问题。

现有技术中通常采用太阳能供电和温差取能等方式，但太阳能和温差均与环境有较高的关联度。受环境影响大，容易出现输出功率不稳定，影响了监测设备的供电需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种输电线监测设备的供电装置，用于解决现有技术中供电不稳定的问题。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提出一种输电线监测设备的供电装置，第一方面：

一种输电线监测设备的供电装置，包括取能模块、变电模块和调参模块；

所述取能模块的取能端包裹在输电线上，输出端与所述变电模块连接，用于获取输电线中的电能；

所述变电模块的输出端与所述调参模块连接，用于将获得的电能转变为与监测设备匹配的电能；

所述调参模块的输出端与所述监测设备的输入端连接，用于对获得的电能进行调参，并传输至所述监测设备。

优选地，所述变电模块包括高频变压器；

所述取能模块包括第一电容器C1和脉冲放电单元；

所述第一电容器C1包裹在所述输电线上，所述第一电容器C1的输出端与所述脉冲放电单元的输入端连接；

所述脉冲放电单元的输入端与所述高频变压器的一端连接，所述脉冲放电单元的输出端以及所述高频变压器的另一端均接地。

优选地，所述脉冲放电单元为第二电容器C2；

所述第二电容器C2的一端与所述高频变压器连接，所述第二电容器C2的另一端接地。

优选地，所述调参模块包括倍压整流单元和稳压单元；

所述倍压整流单元的输入端与所述变电模块的输出端连接，所述倍压整流单元的输出端与所述稳压单元的输入端连接，用于增大和/或转变获得的电能；

所述稳压单元的输出端与所述监测设备的输入端连接，用于稳定获得的电能。

优选地，所述倍压整流单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三电容器C3和第四电容器C4；

所述第一二极管D1与所述第三电容器C3串联；

所述第二二极管D2与所述第四电容C4串联；

所述第一二极管D1和所述第三电容器C3的串联电路与所述第二二极管D2和所述第四电容C4的串联电路并联。

优选地，所述稳压单元包括稳压芯片和第五电容器C5；

所述稳压芯片的输入端与所述第四电容器C4连接，所述稳压芯片的输出端与所述第五电容器C5的一端连接，所述稳压芯片的接地端接地；

所述第五电容器C5的另一端接地。

优选地，所述倍压整流单元并联有掉压检测模块；

所述掉压检测模块用于检测所述倍压整流单元输出的电能的电压是否匹配预设的目标电压；

若不匹配，则进行报警。优选地，所述掉压检测模块连接有掉压供能模块；

所述掉压供能模块与所述监测设备并联；

所述掉压供能模块用于在所述掉压检测模块检测的电压不匹配所述目标电压时，向所述监测设备供电。优选地，所述掉压供能模块包括第一电阻器R1、直流电源、第三二极管D3和场效应管Q3；

所述直流电源与所述场效应管Q3的漏极连接，所述第一电阻器R1的一端与所述场效应管Q3的栅极连接，所述第一电阻器R1的另一端接地；

所述第三二极管D3的阳极与所述场效应管Q3的栅极连接，阴极与所述监测设备的输入端连接；

所述场效应管Q3的源极与所述监测设备的输出端连接。

优选地，所述掉压检测模块包括第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四二极管D4、第六电容器C6、第四电阻器R4、第一三极管Q1、第五电阻器R5和第二三极管Q2；

所述第二电阻器R2与所述第三电阻器R3串联；所述第二电阻器R2与所述第四电阻器R4和所述第六电阻器R6并联；

所述第一三极管Q1的基极与所述第四电阻器R4的正极连接，发射极与所述第四电阻器R4的阴极以及所述第六电阻器R6的正极连接，集电极与所述第五电阻器R5连接；

所述第二三极管Q2的基极与所述第五电阻器R5的另一端连接，发射极接地，集电极与所述掉压检测模块的输出端连接。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

通过取能模块获取输电线中的电能，形成电流传输给变电模块。经过变电模块对电流进行处理后，使电流的类型适配于监测设备。最后利用调参模块调节电流的大小等参数，输出给监测设备。使监测设备能够得到适用的电能，保证监测设备的正常工作。相较于太阳能供电和温差取能供电等方式，取能模块不仅不易对输电线的正常工作带来负面影响，而且能够持续获得电能。提高了供电稳定性，从而提高了监测设备工作的稳定性。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中输电线监测设备的供电装置的结构框图。

图2为一个实施例中输电线监测设备的供电装置的电路图。

图3为一个实施例中输电线监测设备的供电装置中取能模块的原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。

本申请实施例提供一种输电线监测设备的供电装置。现有技术中通常采用太阳能供电和温差取能等方式，对输电线路上的监测设备进行供电。但太阳能和温差均与环境有较高的关联度。受环境影响大，容易出现输出功率不稳定，影响了监测设备的供电需求。

为了克服上述技术缺陷，本申请实施例提供的一种输电线监测设备的供电装置，如图1所示，包括取能模块1、变电模块和调参模块。其中，所述取能模块1的取能端包裹在输电线上，电流输出端与所述变电模块连接，用于获取输电线中的电能。并以电流传输至变电模块的电流输入端。

所述变电模块的电流输出端与所述调参模块的电流输入端连接；所述变电模块用于将从取能模块1处获得的电能转变为与监测设备匹配的电能。具体的，在一实施例中，变电模块将得到的电能转变为监测设备额定电压范围内的电能。

所述调参模块的输出端与所述监测设备的输入端连接，用于对获得的电能进行调参，并传输至所述监测设备。

具体的，在一实施例中，调参模块的电流输入端获得变电模块传输的电流后，将电流转变为直流电流，并将直流电流的电压值稳定在监测设备的额定电压范围内。

通过取能模块1获取输电线中的电能，形成电流传输给变电模块。经过变电模块对电流进行处理后，使电流的类型适配于监测设备。最后利用调参模块调节电流的大小等参数，输出给监测设备。使监测设备能够得到适用的电能，保证监测设备的正常工作。相较于太阳能供电和温差取能供电等方式，取能模块1不仅不易对输电线的正常工作带来负面影响，而且能够持续获得电能。提高了供电稳定性，从而提高了监测设备工作的稳定性。

在本申请的另一种实施方式中，如图2所示，所述变电模块包括高频变压器。具体的，在一实施例中，变电模块为高频变压器3。

所述取能模块1包括第一电容器C1和脉冲放电单元2。所述第一电容器C1包裹在所述输电线上，所述第一电容器C1的输出端与所述脉冲放电单元2的输入端连接。

具体的，在一实施例中，第一电容器C1为高压取能电容器，是一种钳形空心圆筒状同轴式高压取电电容器，套设在输电线上。第一电容器C1的电流输出端与脉冲放电单元2的电流输入端连接。

为了便于理解，在一实施例中，如图3所示，Ic为传导电流，Id为位移电流，S1为同轴电容器的内侧面积，S2为同轴型电容器的外侧面积。根据安培环路定理：

同轴侧面上的电荷密度为δ。电容器在充放电过程，将使极板上的电荷累积随时间变化。那么传导电流为：

由电位移通量的公式可知，传导电流可以表示为：

由图2可知，右侧位移电流为：

同轴容器内电位移矢量可以表示为：

其中，ε₀为真空中的介电常数，ε_r为容器内介质的相对介电常数，

为电场强度矢量，

为极化强度矢量，同轴容器内位移电流为：

电容电荷量与电压的关系Q＝CU，在时变回路中，流过电容器的位移电流为

通过对上述公式的推导，对高压取能电容选择合适的容值，能够得到最大的位移电流。

所述脉冲放电单元2的输入端与所述高频变压器3的一端连接，所述脉冲放电单元2的输出端以及所述高频变压器3的另一端均接地。

具体的，在一实施例中，脉冲放电单元2的电流输入端同时与第一电容器C1的电流输出端和高频变压器3的高压侧连接。脉冲放电单元2的电流输出端以及高频变压器3的高压侧另一端均接地。

所述脉冲放电单元为第二电容器C2。所述第二电容器C2的一端与所述高频变压器3连接，所述第二电容器C2的另一端接地。

即第二电容器C2的正极与高频变压器3的高压侧连接，负极接地。

所述调参模块包括倍压整流单元4和稳压单元5。所述倍压整流单元4的输入端与所述变电模块的输出端连接，所述倍压整流单元4的输出端与所述稳压单元5的输入端连接，用于增大和/或转变获得的电能。

具体的，在一实施例中，倍压整流单元4的电流输入端与高频变压器3的低压侧连接，用于接收高频变压器3输出的电流。倍压整流单元4的电流输出端与稳压单元5的电流输入端连接。倍压整流单元4用于将接收的电流转变为监测设备需要的电流类型，例如将交流电流转变为直流电流。此外，倍压整流单元4还用于在获得的电流不能满足监测设备的用电需求时，成倍数增加电压。

所述稳压单元5的输出端与所述监测设备的输入端连接，用于稳定获得的电能。

具体的，在一实施例中，稳压单元5的电流输出端与监测设备的电流输入端连接。稳压单元5用于稳定大于规定的输入电压。即将大于监测设备的额定电压稳定在预设范围内。

通过增设倍压整流单元4和稳压单元5对电流进行处理，使提供给监测设备的电流能够满足监测设备的正常工作需求。从而使监测设备能够得到持续且稳定的电能。

在本申请的另一种实施方式中，如图2所示，所示倍压整流单元4包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三电容器C3和第四电容器C4。

在一实施例中，所述第一二极管D1与所述第三电容器C3串联；所述第二二极管D2与所述第四电容C4串联；所述第一二极管D1和所述第三电容器C3的串联电路与所述第二二极管D2和所述第四电容C4的串联电路并联。

具体的，第一二极管D1的正极和第四电容器C4的一端均与倍压整流单元4的正极端连接。第一二极管D1的负极与所述第三电容器C3的一端连接，所述第三电容器C3的另一端与倍压整流单元4的负极端连接。所述第四电容器C4的另一端与所述第二二极管D2的负极连接，所述第二二极管D2的正极与所述倍压整流单元4的负极端连接。

在本申请的另一种实施方式中，如图2所示，所述稳压单元包括稳压芯片13和第五电容器C5。所述稳压芯片13的输入端与所述第四电容器C4连接，所述稳压芯片13的输出端与所述第五电容器C5的一端连接，所述稳压芯片13的接地端接地。所述第五电容器C5的另一端接地。

具体的，在一实施例中，所述稳压芯片13的电流输入端与所述倍压整流单元4的电流输出端连接，用于接收电流。稳压芯片13的电流输出端与第五电容器C5的正极连接，接地端接地。所述第五电容器C5的负极接地。

通过稳压芯片13和第五电容器C5构成的稳压电路，对电压值进行调整。便于控制监测设备的输入功率，使监测设备处于额定电能的工作状态下。监测设备不易损坏，工作状态更加稳定。

在本申请的另一种实施方式中，如图2所示，所述倍压整流单元4并联有掉压检测模块7。所述掉压检测模块7用于检测所述倍压整流单元4输出的电能的电压是否匹配预设的目标电压；若不匹配，则进行报警。

具体的，在一实施例中，掉压检测模块7的电流输入端与倍压整流单元4的电流输出端连接。掉压检测模块7的电流输出端连接有报警组件。在倍压整流单元4输出的电压小于目标电压时，掉压检测模块7输出的电流或电压小于报警组件的检测值，触发报警组件报警。若倍压整流单元4输出的电能的电压大于或等于目标电压，则掉压检测模块7输出的电流或电压大于或等于报警组件的检测值，不触发报警。

通过设置用于检测电压值的掉压检测模块7，利用及时发现电压的异常。从而对取能模块1进行调整，或者对电压进行补偿。便于保证监测设备能够得到正常的电能供给。

在本申请的另一种实施方式中，如图2所示，所述掉压检测模块7连接有掉压供能模块6。所述掉压供能模块6与所述监测设备并联；所述掉压供能模块6用于在所述掉压检测模块7检测的电压不匹配所述目标电压时，向所述监测设备供电。

具体的，在一实施例中，掉压供能模块6的电流输入端与所述稳压模块5的电流输出端连接。在提供给监测设备的能量无法达到预定电能时，掉压供能模块6向监测设备输出电能。

在本申请的另一种实施方式中，如图2所示，所述掉压供能模块6包括第一电阻器R1、直流电源18、第三二极管D3和场效应管Q3。所述直流电源18与所述场效应管Q3的漏极连接，所述第一电阻器R1的一端与所述场效应管Q3的栅极连接，所述第一电阻器R1的另一端接地；所述第三二极管D3的阳极与所述场效应管Q3的栅极连接，阴极与所述监测设备的输入端连接；所述场效应管Q3的源极与所述监测设备的输出端连接。

在本申请的另一种实施方式中，如图2所示，所述掉压检测模块包括第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四二极管D4、第六电容器C6、第四电阻器R4、第一三极管Q1、第五电阻器R5和第二三极管Q2。所述第二电阻器R2与所述第三电阻器R3串联；所述第二电阻器R2与所述第四二极管D4和所述第六电容器C6并联；所述第一三极管Q1的基极与所述第四电阻器R4的一端连接，发射极与所述第四二极管D4的阴极以及所述第六电容器C6的一端连接，集电极与所述第五电阻器R5连接；所述第二三极管Q2的基极与所述第五电阻器R5的另一端连接，发射极接地，集电极与所述掉压检测模块的输出端连接。

具体的，在一实施例中，第二电阻器R2的一端与掉压检测模块7的电流输入端连接，第二电阻器R2的另一端分别与第三电阻器R3的一端以及第四二极管D4的正极连接。第三电阻器R3的另一端接地。第四二极管D4的负极分别与第六电容器C6的一端以及第一三极管Q1的发射极连接。第六电容器C6的另一端接地。

第一三极管Q1的基极与第四电阻器R4的一端连接，第四电阻器R4的另一端与掉压检测模块7的负极端连接。第一三极管Q1的集电极与第五电阻器R5的一端连接。

第五电阻器R5的另一端与第二三极管Q2的基极连接。第二三极管Q2的发射极接地，集电极与所述掉压检测模块7的电流输出端Output连接。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台设备执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种输电线监测设备的供电装置，其特征在于，包括取能模块、变电模块和调参模块；

所述取能模块的取能端包裹在输电线上，输出端与所述变电模块连接，用于获取输电线中的电能；

所述变电模块的输出端与所述调参模块连接，用于将获得的电能转变为与监测设备匹配的电能；

所述调参模块的输出端与所述监测设备的输入端连接，用于对获得的电能进行调参，并传输至所述监测设备。

2.如权利要求1所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述变电模块包括高频变压器；

所述取能模块包括第一电容器C1和脉冲放电单元；

所述第一电容器C1包裹在所述输电线上，所述第一电容器C1的输出端与所述脉冲放电单元的输入端连接；

所述脉冲放电单元的输入端与所述高频变压器的一端连接，所述脉冲放电单元的输出端以及所述高频变压器的另一端均接地。

3.如权利要求2所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述脉冲放电单元为第二电容器C2；

所述第二电容器C2的一端与所述高频变压器连接，所述第二电容器C2的另一端接地。

4.如权利要求1所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述调参模块包括倍压整流单元和稳压单元；

所述倍压整流单元的输入端与所述变电模块的输出端连接，所述倍压整流单元的输出端与所述稳压单元的输入端连接，用于增大和/或转变获得的电能；

所述稳压单元的输出端与所述监测设备的输入端连接，用于稳定获得的电能。

5.如权利要求4所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述倍压整流单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三电容器C3和第四电容器C4；

所述第一二极管D1与所述第三电容器C3串联；

所述第二二极管D2与所述第四电容C4串联；

所述第一二极管D1和所述第三电容器C3的串联电路与所述第二二极管D2和所述第四电容C4的串联电路并联。

6.如权利要求4所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述稳压单元包括稳压芯片和第五电容器C5；

所述稳压芯片的输入端与所述第四电容器C4连接，所述稳压芯片的输出端与所述第五电容器C5的一端连接，所述稳压芯片的接地端接地；

所述第五电容器C5的另一端接地。

7.如权利要求4所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述倍压整流单元并联有掉压检测模块；

所述掉压检测模块用于检测所述倍压整流单元输出的电能的电压是否匹配预设的目标电压；

若不匹配，则进行报警。

8.如权利要求7所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述掉压检测模块连接有掉压供能模块；

所述掉压供能模块与所述监测设备并联；

所述掉压供能模块用于在所述掉压检测模块检测的电压不匹配所述目标电压时，向所述监测设备供电。

9.如权利要求8所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述掉压供能模块包括第一电阻器R1、直流电源、第三二极管D3和场效应管Q3；

所述直流电源与所述场效应管Q3的漏极连接，所述第一电阻器R1的一端与所述场效应管Q3的栅极连接，所述第一电阻器R1的另一端接地；

所述第三二极管D3的阳极与所述场效应管Q3的栅极连接，阴极与所述监测设备的输入端连接；

所述场效应管Q3的源极与所述监测设备的输出端连接。

10.如权利要求7-9任一项所述的输电线监测设备的供电装置，其特征在于，所述掉压检测模块包括第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四二极管D4、第六电容器C6、第四电阻器R4、第一三极管Q1、第五电阻器R5和第二三极管Q2；

所述第二电阻器R2与所述第三电阻器R3串联；所述第二电阻器R2与所述第四二极管D4和所述第六电容器C6并联；

所述第一三极管Q1的基极与所述第四电阻器R4的一端连接，发射极与所述第四二极管D4的阴极以及所述第六电容器C6的一端连接，集电极与所述第五电阻器R5连接；

所述第二三极管Q2的基极与所述第五电阻器R5的另一端连接，发射极接地，集电极与所述掉压检测模块的输出端连接。

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