CN204290349U - 高功率输电线路感应取能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉属于高压侧有源电气设备供能技术领域，尤其涉及一种高功率输电线路感应取能装置。是由线圈缠绕在铁芯上，线圈与冲击保护电路，高频滤波电路，整流电路，能量泄放单元，过电压保护电路，滤波电路，电压检测电路，稳压电路，超级电容器组，参考源及升压控制电路，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接；其中整流电路、升压控制电路和参考源的输出端分别连接电压检测电路；电压检测电路的输出端连接能量泄放单元和稳压电路。由于采用感应取电方式，可以为高压线路在线监测装置提供更小巧简单、更低成本的电源供电方案，具有适应各种恶劣天气、全天候稳定可靠供电、长期免维护运行等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉属于高压侧有源电气设备供能技术领域，尤其涉及一种高功率输电线路感应取能装置。
背景技术
随着国民经济的高速发展，各行各业对电能质量的要求越来越高，高压输电线路的安全与稳定就显得越发重要，因此需要实现高压输电线路的在线实时监测，以保证高压输电线路的正常安全稳定运行，这也是目前智能电网发展的迫切要求。
随着技术的不断发展，工作在高压输电线路上的电气设备越来越多，如电力线路在线监测装置、线路舞动监测装置、高压线路结冰在线监测等，由于大多数输电线路地处偏远，难以解决这些在线监测设备的电源供给问题，所以这些设备的供电通常采用太阳能供电的方式。然而太阳能供电又容易受到能量转换效率、天气及成本等因素限制，使得太阳能供电的设备无法充分满足全天候和长期稳定运行等方面的要求，不得不加入笨重的蓄电池以存储电能。但由于蓄电池本身存在使用寿命问题，大大增加了设备的维护成本，这也是高压输电线路上难以普及在线实时监测的主要原因。
近年来，高压输电线路感应取电装置的出现克服了太阳能供电的不足之处，其利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能，将输电导线周围的电磁能量转化为电能，为安装在附近的电气设备提供稳定的电源。但现有的取电装置也有缺点，在高压输电线路中可能由于电力线路上的电流不稳定造成取电装置取得的电流太小使整个取电装置供电不稳定。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种高功率输电线路感应取能装置。其目的是解决现有工作在高压输电线路上电气设备的电源供给以及供电不稳定的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
高功率输电线路感应取能装置，是由线圈缠绕在铁芯上，线圈与冲击保护电路，高频滤波电路，整流电路，能量泄放单元，过电压保护电路，滤波电路，电压检测电路，稳压电路，超级电容器组，参考源及升压控制电路，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接；
其中整流电路、升压控制电路和参考源的输出端分别连接电压检测电路；电压检测电路的输出端连接能量泄放单元和稳压电路。
所述的铁芯为带有开口的环状铁芯；所述的线圈2采用初、次级线圈匝数比为1：200的匝比关系，双向绕制而成。
所述的冲击保护电路采用压敏电阻：14D390K以及瞬态抑制二极管：5KP43CA；所述的整流电路的变换电路采用全桥变换电路：KBP206，芯片反向击穿电压可达600伏，瞬时通过浪涌电流高达5安。
整流电路后端的能量泄放单元包括场效晶体管和功率电阻。
整流电路后端的场效晶体管采用MOSFET：IRF540N。
所述的后端的过电压保护电路采用瞬态抑制二极管：1.5KE51CA。
所述的电压检测电路采用双路运算放大器芯片：LM258,构成电压检测电路，输出能量泄放单元和后端稳压模块的使能信号。
所述的稳压电路采用3A降压电压稳压器：LM2576；芯片输出连接超级电容器组；所述的超级电容器组的型号选用10F/2.7V，三组串联，并联于稳压电路，支持稳压电路电源稳定、高功率输出。
所述的升压控制电路采用DC/DC升降压变换器：MC34063；参考源采用微功耗电压基准二极管：LM285-2.5
所述的铁芯和线圈通过电磁感应原理从输电线路感应取得电能连接到冲击保护电路，抑制线路浪涌脉冲，再通过高频滤波电路滤除掉对取能装置无益的高频谐波成分，取得纯净交流电源，交流电再通过整流电路进行全桥变换，与滤波电路配合输出直流电；后端的过电压保护电路与能量泄放单元配合确保直流电输出不会超出安全范围保护后端电路，其中能量泄放单元由电压检测电路进行控制；电压检测电路是交直变换和稳压电源输出的枢纽，交直变换主要包括：铁芯、线圈、冲击保护电路、高频滤波电路、整流电路和滤波电路；稳压电源输出主要包括：稳压电路和超级电容器组；参考源和升压控制电路）连接电压检测电路提供参考电压和一路升压电源；最终稳压电路和超级电容器组并联输出稳定、高功率电源。
本实用新型的有益效果是：由于采用感应取电方式，可以为高压线路在线监测装置提供更小巧简单、更低成本的电源供电方案，具有适应各种恶劣天气、全天候稳定可靠供电、长期免维护运行等优点。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细的说明。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：铁芯1，线圈2，冲击保护电路3，高频滤波电路4，整流电路5，能量泄放单元6，过电压保护电路7，滤波电路8 ，电压检测电路9，稳压电路10，超级电容器组11，参考源12，升压控制电路13。
具体实施方式
本实用新型是一种高功率输电线路感应取能装置，是由线圈2缠绕在铁芯1上，线圈2与冲击保护电路3，高频滤波电路4，整流电路5，能量泄放单元6，过电压保护电路7，滤波电路8，电压检测电路9，稳压电路10，超级电容器组11，参考源12及升压控制电路13，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。其中整流电路5、升压控制电路13和参考源12的输出端分别连接电压检测电路9；电压检测电路9的输出端连接能量泄放单元6和稳压电路10。
所述的铁芯1为带有开口的环状铁芯，铁芯1选用铁镍合金，具有较高的磁导率、电阻率，使用环状开口的铁芯一方面便于安装，另一方面也提升了饱和电流。缠绕在铁芯1的线圈2采用初、次级线圈匝数比为1：200的匝比关系，双向绕制而成，可以抑制外界干扰磁场，提升转换功率。
正常工作时，铁芯1和线圈2将输电线路周围磁场的电磁能量捕获，并转化成与输电线路同频的交流电流，通过高频滤波4之后滤除掉对取能装置无益的高频谐波成分，取得纯净交流电流，交流电再通过整流电路5进行全桥变换，整流电路5选用KBP206，芯片反向击穿电压可达600伏，瞬时通过浪涌电流高达5安，与滤波电路8配合输出直流电。
即所述的铁芯1和线圈2通过电磁感应原理从输电线路感应取得电能连接到冲击保护电路3，抑制线路浪涌脉冲，再通过高频滤波电路4滤除掉对取能装置无益的高频谐波成分，取得纯净交流电源，交流电再通过整流电路5进行全桥变换，与滤波电路8配合输出直流电。后端的过电压保护电路7与能量泄放单元6配合确保直流电输出不会超出安全范围保护后端电路，其中能量泄放单元6由电压检测电路9进行控制。
电压检测电路9是交直变换和稳压电源输出的枢纽，交直变换主要包括：铁芯1、线圈2、冲击保护电路3、高频滤波电路4、整流电路5和滤波电路8。稳压电源输出主要包括：稳压电路10和超级电容器组11。参考源12和升压控制电路13连接电压检测电路9提供参考电压和一路升压电源。
输出的直流电首先要经过电压检测9，电压检测电路9是交直变换和稳压电源输出的枢纽，采用TI公司的双路运算放大器芯片LM258,构成电压检测电路。电压检测电路9以参考源12提供的基准作为参考与直流电进行比较判断直流电压是否超出后端各种器件的承受范围，参考源12采用TI半导体公司的微功耗电压基准二极管LM285-2.5。由电压检测电路9检测直流电压是否超标，若超出标准范围，则控制能量泄放单元6将超出部分泄放出去，能量泄放单元6包括场效晶体管和功率电阻，场效晶体管采用意法半导体公司的IRF540N，多余的能量大部分由能量泄放单元6的功率电阻消耗掉；若电压检测电路9检测到铁芯1和线圈2捕获的电能满足后端功率要求，则输出使能信号给稳压电路10。另外，电压检测电路9由双路电源供电，既可通过直流电供电，也可通过升压控制单元13供电，以确保电压检测电路9工作正常，升压控制电路13采用意法半导体公司的DC/DC升降压变换器MC34063，将后端稳压电路10的输出升压到电压检测电路9所需电压。稳压电路10在获得电压检测电路9的使能信号之后，开始输出稳定电源，当输电线路电流不稳定时，稳压电路10通过与超级电容器组11并联，可以确保输出高功率电源稳定。所述的超级电容器组11的型号选用10F/2.7V，三组串联，并联于稳压电路10，支持稳压电路10电源稳定、高功率输出。所述的稳压电路10采用TI公司的3A降压电压稳压器：LM2576；芯片输出连接超级电容器组11。
输电线路受雷击或其他原因导致产生浪涌脉冲时，通过线圈感应到本设备上的高能量脉冲会被冲击保护电路3在前端泄放掉大部分，冲击保护电路3采用君耀电子公司的压敏电阻14D390K以及Littelfuse公司的瞬态抑制二极管5KP43CA，少部分未能泄放掉的能量通过整流桥后由过电压保护电路7继续泄放，过电压保护电路7采用Littelfuse公司的瞬态抑制二极管1.5KE51CA。
如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细的说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的实用新型点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.高功率输电线路感应取能装置，其特征是：是由线圈（2）缠绕在铁芯（1）上，线圈（2）与冲击保护电路（3），高频滤波电路（4），整流电路（5），能量泄放单元（6），过电压保护电路（7），滤波电路（8），电压检测电路（9），稳压电路（10），超级电容器组（11），参考源（12）及升压控制电路（13），上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接；
其中整流电路（5）、升压控制电路（13）和参考源（12）的输出端分别连接电压检测电路（9）；电压检测电路（9）的输出端连接能量泄放单元（6）和稳压电路（10）。
2.根据权利要求1所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的铁芯（1）为带有开口的环状铁芯；所述的线圈2采用初、次级线圈匝数比为1：200的匝比关系，双向绕制而成。
3.根据权利要求1所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的冲击保护电路（3）采用压敏电阻：14D390K以及瞬态抑制二极管：5KP43CA；所述的整流电路（5）的变换电路采用全桥变换电路：KBP206，芯片反向击穿电压可达600伏，瞬时通过浪涌电流高达5安。
4.根据权利要求1所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的整流电路（5）后端的能量泄放单元（6）包括场效晶体管和功率电阻。
5.根据权利要求1和4所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的整流电路（5）后端的场效晶体管采用MOSFET：IRF540N。
6.根据权利要求5所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的后端的过电压保护电路（7）采用瞬态抑制二极管：1.5KE51CA。
7.根据权利要求1所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的电压检测电路（9）采用双路运算放大器芯片：LM258,构成电压检测电路，输出能量泄放单元（6）和后端稳压模块（10）的使能信号。
8.根据权利要求1所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的稳压电路（10）采用3A降压电压稳压器：LM2576；芯片输出连接超级电容器组（11）；所述的超级电容器组（11）的型号选用10F/2.7V，三组串联，并联于稳压电路（10），支持稳压电路（10）电源稳定、高功率输出。
9.根据权利要求1所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的升压控制电路（13）采用DC/DC升降压变换器：MC34063；参考源（12）采用微功耗电压基准二极管：LM285-2.5。
10.根据权利要求1所述的高功率输电线路感应取能装置，其特征是：所述的铁芯（1）和线圈（2）通过电磁感应原理从输电线路感应取得电能连接到冲击保护电路（3），抑制线路浪涌脉冲，再通过高频滤波电路（4）滤除掉对取能装置无益的高频谐波成分，取得纯净交流电源，交流电再通过整流电路（5）进行全桥变换，与滤波电路（8）配合输出直流电；后端的过电压保护电路（7）与能量泄放单元（6）配合确保直流电输出不会超出安全范围保护后端电路，其中能量泄放单元（6）由电压检测电路（9）进行控制；电压检测电路（9）是交直变换和稳压电源输出的枢纽，交直变换主要包括：铁芯（1）、线圈（2）、冲击保护电路（3）、高频滤波电路（4）、整流电路（5）和滤波电路（8）；稳压电源输出主要包括：稳压电路（10）和超级电容器组（11）；参考源（12）和升压控制电路（13）连接电压检测电路（9）提供参考电压和一路升压电源；最终稳压电路（10）和超级电容器组（11）并联输出稳定、高功率电源。
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