CN203481926U

CN203481926U - 一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置

Info

Publication number: CN203481926U
Application number: CN201320433867.7U
Authority: CN
Inventors: 黄新波; 石杰; 陈小雄; 张斌; 黄亚超; 张周雄
Original assignee: Xian Polytechnic University
Current assignee: Xian Polytechnic University
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-07-19

Abstract

本实用新型提供一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，包括由上壳体及下壳体配合而成的中空的球形腔体，球形腔体内在上壳体及下壳体的配合处设置有支撑板，支撑板上设置有凹槽，凹槽内固定有供输电导线穿过的取能线圈；支撑板上还设置有支撑件，支撑件上固定有取能主板和监测装置板。本实用新型用于给输电线路上在线监测单元供电的装置利用互感原理将输电导线上的电能进行采集处理后可供在线监测装置使用，解决了现有技术中存在的宽范围取能、线路过流保护、线路欠流供电效果不好的问题。

Description

一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置

技术领域

本实用新型属于输变电设备监测技术领域，具体涉及一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置。

背景技术

随着国民经济的高速发展，高压、特高压输电线路的分布越来越广。庞大的输电网络给线路运行人员的工作带来诸多不便，所以对线路工况进行观察巡视是必不可少的。传统方法采用定期人工巡检手段，此方法费时费力，而且有检修周期，在周期内的线路情况是无法获知的，这就埋下了巨大的安全隐患。近年来输电线路在线监测技术发展迅速，有效提高了输电线路安全运行水平，但电源部分仍是限制其发展的瓶颈。输电线路在线监测装置一部分安装于杆塔上，一部分安装于导线上，针对于杆塔上在线监测装置，一般利用太阳能、风能进行供电；针对于导线上在线监测装置，一般采取导线取能进行供电。如何较宽范围取能、线路过流时如何保护、线路欠流如何供电等为目前导线上在线监测装置供电技术中亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于给输电线路上在线监测单元的供电装置，解决了现有技术中存在的宽范围取能、线路过流保护、线路欠流供电效果不好的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，

一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，包括由上壳体及下壳体配合而成的中空的球形腔体，球形腔体内在上壳体及下壳体的配合处设置有支撑板，支撑板上设置有凹槽，凹槽内固定有供输电导线穿过的取能线圈；支撑板上还设置有支撑件，支撑件上固定有取能主板和监测装置板。

本实用新型的特点还在于，

取能主板包括与取能线圈依次相连的瞬时过电压抑制模块，整流模块，滤波模块，稳压模块，过充过放保护模块，升压DC-DC模块，滤波模块上连接有过压过流保护模块，过充过放保护模块上连接有单节锂电池。

支撑件内一端固定有通讯板，另一端固定有单节锂电池，监测装置板选用小功率监测装置，小功率监测装置与升压DC-DC模块相连接。

取能主板包括与取能线圈依次相连的瞬时过电压抑制模块，整流模块，滤波模块，稳压模块，过充过放保护模块，降压DC-DC模块，滤波模块上连接有过压过流保护模块，过充过放保护模块连接有双节锂电池。

支撑件内一端固定有通讯板，另一端固定有所述的双节锂电池，监测装置板选用大功率监测装置，大功率监测装置与降压DC-DC模块相连接。

支撑板的上表面上的凹槽两侧固定设置有供输电导线穿过的安装固定卡a和安装固定卡b。

上壳体、下壳体通过螺杆a固定连接，支撑板通过螺杆b固定在下壳体上，上壳体上设置有可供输电导线穿过的固定孔a和固定孔b。

支撑板上表面上还设置有两个航空插头。

下壳体上设置有2个备用天线。

瞬时过电压抑制模块采用1.5KE15CA型号，整流模块采用KBP307型号整流桥，稳压模块采用LM2576-ADJ型号芯片，取能线圈采用开合式电流互感器。

本实用新型的有益效果是，

1.宽范围取能。本实用新型输电线路导线上在线监测装置电源可实现在导线上较宽电流范围内取能。

2.输出稳定且可调。本实用新型输电线路导线上在线监测装置电源从输电导线上感应到交流电经整流、滤波、稳压后通过过充过放保护模块连接锂电池及升压/降压模块，保证输出稳定；针对负载对电压的要求，调节模块外围电阻可得到相应电压。

3.可选的DC-DC方式。本装置可根据负载对功率的要求，可灵活选取升压或是降压方式。

4.可靠的保护设计。本实用新型输电线路导线上在线监测装置电源采用瞬态电压抑制和过压过流双重保护，确保线路遭雷击或是电流过大时，装置不会遭受破坏性损害；锂电池采用过充过放保护有效延长电池使用寿命，确保在线路电流不足时给监测装置的供电。

5.球形壳体结构及安装固定设计。本实用新型输电线路导线上在线监测装置电源外形为球形结构，取能线圈、取能主板、监测装置板及锂电池都固定于球体内；所用取能线圈为开合式结构，其可灵活插拔，球体由上下半球组成，输电导线可穿过球体，这些都保证了装置的顺利安装。

附图说明

图1是本实用新型的用于给输电线路上在线监测单元供电的装置的结构示意图；

图2是本实用新型的用于给输电线路上在线监测单元供电的装置的支撑板上表面结构图；

图3是本实用新型的用于给输电线路上在线监测单元供电的装置的支撑板下表面结构图；

图4是本实用新型的用于给输电线路上在线监测单元供电的装置的支撑件连接图；

图5是本实用新型的用于给输电线路上在线监测单元供电的装置的取能主板的结构示意图；

图6是本实用新型的用于给输电线路上在线监测单元供电的装置的过压过流保护原理图。

图中，1.输电导线，2.取能线圈，3.瞬时过电压抑制模块，4.整流模块，5.滤波模块，6.稳压模块，7.过充过放保护模块，8.升压DC-DC模块，9.小功率监测装置，10.单节锂电池，11.过压过流保护模块，12.稳压管，13.过压保护MOSFET管T1，14.过流保护MOSFET管T2，15.放大器，16.比较器，17.电阻R1，18.上壳体，19.螺杆a，20.螺杆b，21.航空插头，22.支撑板，23.天线，24.下壳体，25.安装固定卡，26.穿孔a，27.螺杆c，28.穿孔b，29.过孔a，30.螺杆d，31.过孔b，32.过孔c，33.支撑件，34.连接孔，35.螺杆e，36.通讯板，37.取能主板，38.螺杆f，39.监测装置板，40.螺杆g，41.电阻R2,42.固定孔a,43.固定孔b，44.凹槽，45.降压DC-DC模块，46.大功率监测装置,47.双节锂电池,48.安装固定卡b。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种用于给输电线路上在线监测单元的供电装置，如图1所示，包括由上壳体18及下壳体24配合而成的中空的球形腔体，球形腔体内在上壳体18及下壳体24的配合处设置有支撑板22，上壳体18上设置有可供输电导线1穿过的固定孔a42和固定孔b43，下壳体24上设置有2个天线23，用于监测装置备用，上壳体18、下壳体24通过螺杆a19固定连接，支撑板22通过螺杆b20固定与下壳体24上；支撑板22的中心处设置有凹槽44，如图2所示，凹槽44内通过螺杆d30固定设置有供输电导线1穿过的取能线圈2，支撑板22的上表面上凹槽44两侧固定设置有供输电导线1穿过的安装固定卡a25和安装固定卡b48，每个安装固定卡有上下两片安装固定片组成，并通过两个螺杆c27固定于支撑板22上，支撑板22上表面上还设置有两个航空插头21，其中一个用于连接输入取能线圈2的取能信号，一个可用于连接输入监测信号；如图3和图4所示，支撑板22下表面上固定设置有支撑件33，支撑件33内一端通过螺杆e35固定有通讯板36，另一端固定有单节锂电池10或双节锂电池47，支撑件33的底面上自上而下依次通过螺杆f38固定有取能主板37和通过螺杆g40固定有监测装置板39。如图5所示，取能主板37包括与取能线圈2依次相连的瞬时过电压抑制模块3，整流模块4，滤波模块5，稳压模块6，过充过放保护模块7，升压DC-DC模块8，滤波模块5上连接有过压过流保护模块11，装置中DC-DC模块采取的方式可根据监测装置对功率的要求灵活采取升压或是降压DC-DC方式，一般对功率要求较低的监测装置9可选取升压方式，此时过充过放保护模块7连接有单节锂电池10，升压DC-DC模块8与大功率监测装置46连接，这样可减少锂电池的数量节省成本；而对于大功率的监测装置9（如GSM等大功率模块），应采取降压方式，此时过充过放保护模块7连接有双节锂电池47，降压DC-DC模块45与大功率监测装置46连接，以保证有足够的功率供给监测装置46。其中瞬时过电压抑制模块27采用1.5KE15CA型号，整流模块采用KBP307型号整流桥，稳压模块采用LM2576-ADJ型号芯片，取能线圈4采用开合式电流互感器，过压过流保护模块采用IRFZ44型号MOSFET管和LM258型号比较器及放大器。

此外，支撑件33上设置有连接孔34，支撑板22上的过孔b31，供螺杆穿过，以将支撑件33固定在支撑板22，支撑板22上还设置有过孔a29和过孔c32，分别用于穿过螺杆19固定上壳体18和用于穿过螺杆20固定支撑板。

本实用新型的安装过程为：输电导线1通过上壳体18上的固定孔a42进入，依次穿过上下卡片组成的安装固定卡a25形成的穿孔a26、取能线圈2，上下卡片组成的安装固定卡b48形成的穿孔b28最后再通过上壳体18上的固定孔b43穿出。

本实用新型的原理为：输电导线1上传输大量电能，当一根输电导线1穿过圆形取能线圈2时，输电导线1相当于取能线圈2的一次侧绕组，而且只有一匝，由互感原理，取能线圈二次侧会感应到电能，通过处理后可用于在线监测装置的供电。

本实用新型供电装置的取能主板的结构示意图如图5所示，其工作流程为：通过取能线圈2感应得到输电导线1上的能量，当输电导线1遭受雷击等情况而有冲击电流时，取能线圈2二次侧会感应到瞬时高电压，为防止其对后续电路造成危害，在取能线圈2二次侧并接了一个瞬时过电压抑制模块3，其特性在于：当电压低时，其不会导通；而一旦电压达到很高时，其会立即导通将后续电路隔开，从而保护了后续电路。由于取能线圈2二次侧感应得到的是交流电，所以后面接至整流模块4将交流电整成直流电，此时的直流电里含有大量杂波，再经过滤波模块5得到比较平滑的直流电，最后经过直流稳压模块6，将电压稳定后其一路通过过充过放保护模块7可对锂电池10进行充电，另一路通过过充过放保护模块7接至DC-DC模块8最后得到监测装置9所需要的供电电压为其供电。当输电导线1上电流不够造成取能不足时，锂电池10经过过充过放保护模块7对监测装置9供电，保证监测装置9正常工作。在整流模块4后加有过压过流保护模块11，当内部出现过电压过电流时，过压过流保护模块11就会动作，防止过电压过电流对整个电路造成损害。

本装置加装锂电池10，可以保证输电导线1上电流不够造成取能线圈2取电不足时，靠锂电池10可持续供电1～2个月。其采用了过充过放保护模块7，充电时，当锂电池10的电压过高时，过充保护电路就停止对锂电池充电以防止其充爆；放电时，当锂电池10电压过低时，过放保护电路则停止放电，以防止锂电池10过度损耗，有效延长锂电池10使用寿命。

本装置特意设计了过压过流保护模块11，防止输电导线1上电流过大取能线圈2感应的电压超过电路承受范围，其做法为：监测整流模块4出来的电压，其工作原理如图6所示，具体保护流程为：当整流模块4出来的电压超过一限值时，稳压管12就会导通，经过电阻R₁17后，其就会在过压保护MOSFET管T₁13的栅极处形成电压，从而开启过压保护MOSFET管T₁13，过压保护MOSFET管T₁13开启后导通，此时大电压经过R₁17与过压保护MOSFET管T₁13共同泄放，MOSFET管的导通程度与沟道的宽度有关系，随着栅极电压的不断增大后，沟道越来越宽，电流就会越来越多经过过压保护MOSFET管T₁13，伴随其一起的是经电阻R₁17的电流越来越小，过压保护MOSFET管T₁13的栅极电压就会越来越小，从而又使得过压保护MOSFET管T₁13沟道越来越窄，这样又造成经过压保护MOSFET管T₁13的电流减小，从而经电阻R₁17的电流又增大，这样循环下去，可以将电压稳定在限值附近。由于MOSFET管流过大电流会明显发热，为防止其烧坏，特意对其加了过流保护，其实现方式是：检测功率电阻R₂41上电压，先经放大器15放大后，再经过比较器16与设定比较值进行比较，当其超过设定比较值时，比较器就输出一高电平，这个高电平将过流保护MOSFET管T₂14打开，从而电流就经过过压保护MOSFET管T₁13和过流保护MOSFET管T₂14共同泄放，从而减小了经过压保护MOSFET管T₁13泄放的电流，而且电流越大，电阻R₂41上的电压越大，最后的效果就是经过流保护MOSFET管T₂14的电流就会比过压保护MOSFET管T₁13多。总的来说，过压保护保护的是整个后续电路，而过流保护则保护的是保护模块本身。

本实用新型的优点在于：

（1）能在较宽范围内取能；

（2）输出稳定且可调；

（3）可选的DC-DC方式；

（4）可靠的保护设计；

（5）球形壳体结构及安装固定设计。

Claims

1.一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，包括由上壳体（18）及下壳体（24）配合而成的中空的球形腔体，球形腔体内在上壳体（18）及下壳体（24）的配合处设置有支撑板（22），支撑板（22）上设置有凹槽（44），凹槽（44）内固定有供输电导线（1）穿过的取能线圈（2）；支撑板（22）上还设置有支撑件（33），支撑件（33）上固定有取能主板（37）和监测装置板（39）。

2.根据权利要求1所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的取能主板（37）包括与所述取能线圈（2）依次相连的瞬时过电压抑制模块（3），整流模块（4），滤波模块（5），稳压模块（6），过充过放保护模块（7），升压DC-DC模块（8），所述的滤波模块（5）上连接有过压过流保护模块（11），所述的过充过放保护模块（7）上连接有单节锂电池（10）。

3.根据权利要求2所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的支撑件（33）内一端固定有通讯板（36），另一端固定有单节锂电池（10），监测装置板（39）选用小功率监测装置（9），小功率监测装置（9）与所述的升压DC-DC模块（8）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的取能主板（37）包括与所述取能线圈（2）依次相连的瞬时过电压抑制模块（3），整流模块（4），滤波模块（5），稳压模块（6），过充过放保护模块（7），降压DC-DC模块（45），所述的滤波模块（5）上连接有过压过流保护模块（11），所述的过充过放保护模块（7）连接有双节锂电池（47）。

5.根据权利要求4所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的支撑件（33）内一端固定有通讯板（36），另一端固定有所述的双节锂电池（47），所述的监测装置板（39）选用大功率监测装置（46），大功率监测装置（46）与所述的降压DC-DC模块（45）相连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的支撑板（22）的上表面上的凹槽（44）两侧固定设置有供输电导线（1）穿过的安装固定卡a（25）和安装固定卡b（48）。

7.根据权利要求1所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的上壳体（18）、下壳体（24）通过螺杆a（19）固定连接，所述的支撑板（22）通过螺杆b（20）固定在下壳体（24）上，所述的上壳体（18）上设置有可供输电导线（1）穿过的固定孔a（42）和固定孔b（43）。

8.根据权利要求1所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的支撑板（22）上表面上还设置有两个航空插头（21）。

9.根据权利要求1所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的下壳体（24）上设置有2个备用天线（23）。

10.根据权利要求2所述的一种用于给输电线路上在线监测单元供电的装置，其特征在于，所述的瞬时过电压抑制模块（3）采用1.5KE15CA型号，所述的整流模块（4）采用KBP307型号整流桥，所述的稳压模块（6）采用LM2576-ADJ型号芯片，所述的取能线圈（2）采用开合式电流互感器。