CN201774324U - 高压输电线路高压侧互感取能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压输电线路高压侧互感取能装置，其包括：取能单元、冲击保护电路、滤波整流电路、控制单元电路、充电管理电路和稳压电路；该发明采用一定匝数的穿心式带间隙线圈，在小电流的情况下获取足够的能量，在大电流的情况下通过由比较器、MOS管、大功率电阻组成的高速控制单元进行能量的转换和平衡，进而在很宽范围输电电流条件下，为输电线路监测设备提供安全、稳定、高精度的直流电源。

Description

高压输电线路高压侧互感取能装置

技术领域

本实用新型涉及变电站及输配电线路在线监测领域，尤其涉及一种变电站及输配电线路状态监测用高压侧互感取能装置。

背景技术

对于变电站、输配电线路的状态进行在线监测时，高压侧电子设备的电源供给问题成为阻碍该技术发展的一大障碍。目前应用较多的高压侧供电方式主要包括：电池供电、电容分压取电与激光取电，以及太阳能供电等。对于电池供电，简单但明显缺点的就是长时间的使用要更换电池；而对于太阳能供电来说，由于目前的太阳能技术还有待于进一步提高其转换效率，特别是在长时间的阴雨天气，其续航能力得不到保障；对于激光取电、电容分压取电等方法也存在着某些不足。例如国外ABB公司以及国内已出现的产品均采用激光送能方案，此类方案实施中存在的缺点是：激光源的寿命周期短，仅8000～10000小时；激光源的价格昂贵；现场维护难度大等等。

目前的应用与分析结果表明，线路电流感应取能供电是一种最有前景的供电方式。线路电流感应取能供电的能量来自高压线路，取能是通过一个绕有线圈并穿套于高压线路的磁环来完成的。目前，该供电方式亟需解决的问题包括：1)在线路电流的宽范围变化情况下，提供稳定的输出；2)长期的低热耗稳定运行。中国专利200810212134.4“高压感应取能电源和从高压线获取电源以进行供电的方法”中，采用补偿单元的方式来解决上述问题，从高压线感应不同于第一电动势的第二电动势，并通过第二电动势反向补偿第一电动势的一部分，以使最终输出的电压平稳，但是该方法的缺点是得到的直流电源的精度和准确度较低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种从输电线路高压侧互感取能的装置，引入了控制单元电路，利用电阻的分压关系来影响高压输电线路的等级，采用MOS管来提高精度和准确度，使得该装置在很宽的输电电流条件下，为输电线路监测设备提供安全、稳定、高精度、高准确度的直流电源。

本实用新型的技术方案是：高压输电线路高压侧互感取能装置，其包括：取能单元、冲击保护电路、滤波整流电路、充电管理电路和稳压电路；其特征在于：还包括控制单元电路，取能单元包括铁芯和取能线圈，高压输电线路穿过铁芯，在铁芯外包裹有取能线圈；取能单元、冲击保护电路、滤波整流电路、控制单元电路依次连接；再通过二极管分两路并行，一路通过充电管理电路，另一路通过稳压电路，最终为负载提供稳定的输出功率。

如上所述的高压输电线路高压侧互感取能装置，其特征在于：控制单元电路由基准电压电路、滞回比较电路、MOS管、大功率电阻依次连接构成，该电路在大电流的情况下进行能量的转换和平衡，进而在很宽范围输电电流条件下，为输电线路监测设备提供安全、稳定、高精度的直流电源。

如上所述的高压输电线路高压侧互感取能装置，其特征在于：冲击保护电路由双向的气体放电管、双向的瞬态抑制二极管、压敏电阻构成，并联在取能线圈的输出端的两端，主要用来保护后续电路的可靠性。

如上所述的高压输电线路高压侧互感取能装置，其特征在于：充电管理电路由宽输入范围的DC/DC降压转换模块、锂电池充电管理模块、DC/DC升压模块构成，DC/DC降压转换模块和DC/DC升压模块分别与锂电池充电管理模块连接，该电路可以给锂电池提供充足的能量。

如上所述的高压输电线路高压侧互感取能装置，其特征在于：铁芯是采用带有1mm左右的气隙，且气隙间填上相应厚度绝缘材料，达到延迟铁芯达到磁饱和的状态，从而可以减弱尖峰脉冲的产生。

本实用新型采用一定匝数的穿心式带间隙线圈，在小电流的情况下获取足够的能量，在大电流的情况下通过由比较器、MOS管、大功率电阻组成的高速控制单元进行能量的转换和平衡，进而在很宽范围输电电流条件下，为输电线路监测设备提供安全、稳定、高精度、高准确度的直流电源。

附图说明

图1本实用新型实施例总体原理框图。

图2本实用新型实施例取能、保护、滤波单元的电路图。

图3本实用新型实施例控制单元电路的电路原理图。

图4本实用新型实施例稳压电路的电路原理图。

图5本实用新型实施例充电管理电路的电路原理图。

图6本实用新型实施例升压电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型作更详细的说明。

本实用新型的是由取能单元(主要是有带气隙的铁芯(U型或O型)和线圈组成)、冲击保护电路、滤波整流电路、控制单元电路、稳压电路、充电管理电路和负载组成。其具体的电路连接主要是要处理好控制、稳压、锂电池充电管理电路的协调关系。

本实用新型的前置部分，将绕有漆包线的(即组成的线圈)铁芯套在高压输电线路上，使得在线圈的两端获得感应电动势。在线圈出线两端同时并联一个双向的气体放电管、双向的瞬态抑制二级管(TVS)D和一个可调压敏电阻R来组成本装置的冲击保护电路来保护后续电路的可靠性。后面是滤波整流电路，是由四个肖特基二级管(我们采用的MBR20100CT)组成全波整流，然后通过C1、C2来滤波，这样输出来的电压VCC是范围比较宽的电源，我们要通过后续的电路进行处理。

本实用新型的核心部分之一是控制单元电路，采用的是用MOS管Q1、电压比较器LM393和大功率电阻R7来实现闭环控制。电压比较器用的是普通的LM393，该芯片的供电电源是由图4或图6所提供的VCC5.0供给；其中一个输入级是由TL431组成的基准电压提供，电阻R2、R3构成分压关系并提供到比较器的另一个输入端，它的比例关系将影响到本装置用到高压输电线路的等级，而R4、R5是影响迟滞比较的窗口电压的大小。最后通过两个二极管(D1、D2)来分两路提供给后续电路，其中通过D1管和后续的图4电路进行连接，而通过D2和后续的图5电路进行连接。

本实用新型的稳压电路，亦即是DC/DC变换电路。将采用宽输入范围的转换芯片(如LM2576-5.0)，通过R1、R2来调整最终的输出电压，其中的R3端连接的是图6中的SHDN端来实现互感取能供电和锂电池单独供电的无缝切换，最后通过D1肖特基二级管实现互感取能的电源输出。

本实用新型实现锂电池充电管理电路，先用一个DC/DC的转换芯片(LM2576-12)来实现12V的输出电压来提供给其随后的锂电池充电管理芯片(LTC4002-4.2)，针对锂电池的特性，我们采用的双节锂电池的并联充电(电压是4.2V)，使其效果更佳，通过提供足够的能量。

本实用新型的升压电路部分，由于锂电池提供的是非标准的电源，将通过DC/DC转换的芯片来实现其5V或12V的电源，其中的Li-Battery是图5的充电管理单元的锂电池端，最后通过D2肖特基二级管来实现锂电池的电源通路并且和图4中的输出的电源进行汇合并供给负载，最终实现本装置取能的目的。

Claims (5)

1.高压输电线路高压侧互感取能装置，其包括：取能单元、冲击保护电路、滤波整流电路、充电管理电路和稳压电路；其特征在于：还包括控制单元电路，取能单元包括铁芯和取能线圈，高压输电线路穿过铁芯，在铁芯外包裹有取能线圈；取能单元、冲击保护电路、滤波整流电路、控制单元电路依次连接；再通过二极管分两路并行，一路通过充电管理电路，另一路通过稳压电路，最终为负载提供稳定的输出功率。

2.如权利要求1所述的高压输电线路高压侧互感取能装置，其特征在于：控制单元电路由基准电压电路、滞回比较电路、MOS管、大功率电阻依次连接构成。

3.如权利要求1所述的高压输电线路高压侧互感取能装置，其特征在于：冲击保护电路由双向的气体放电管、双向的瞬态抑制二极管、压敏电阻构成，并联在取能线圈的输出端的两端。

4.如权利要求1所述的高压输电线路高压侧互感取能装置，其特征在于：充电管理电路由宽输入范围的DC/DC降压转换模块、锂电池充电管理模块、DC/DC升压模块构成，DC/DC降压转换模块和DC/DC升压模块分别与锂电池充电管理模块连接。

5.如权利要求1所述的高压输电线路高压侧互感取能装置，其特征在于：铁芯是采用带有1mm左右的气隙，且气隙间填上相应厚度绝缘材料。

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