CN205304271U - 一种基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，包括取能栅板，及与取能栅板电连接的变压器，及与变压器电连接的稳压换流模块；所述稳压换流模块输出有12V的直流电压。本实用新型的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，适用于高压架空输电线路在线监测中，为在线监测设备提供稳定、可靠的电源。
Description
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，属于智能电网技术领域。
背景技术
[0002]高压架空输电线路是电力系统的动脉，为保证其安全运行，需要对其实施在线监测，及时反映运行状况;如何为在线监测设备提供安全可靠的电源是保证有效监测的核心问题，然而，目前输电线路在线监测的设备电源多采用太阳能供电，或者在导线上通过电压互感器、电流互感器的方式取能;太阳能供电由于受天气等因素影响，输出功率变化较大，需要蓄电池配合为负载供电;但是蓄电池受到充放电次数限制，需要定期更换，且维护成本高;在极端气象条件如长期阴雨情况下，蓄电池存储的电能耗尽后将无法得到及时补充，导致在线监测装置无法正常工作;在输电导线上取能虽然能够获取较大的功率，但只能为安装于导线上的监测设备或传感器供电，而实际应用中输电线路在线监测设备大多安装于杆塔上，导线取能无法满足在线监测对电源的现实需求；因此，如何为在线监测设备提供稳定、可靠的电源，已经成为制约输电线路在线监测技术发展的瓶颈之一。
[0003]近年来，国内外已有关于在电场能较丰富的高压线路或变电站环境下利用电容式采集器采集电场能的研究报道，在输电导线上采用圆桶状或平板状采集器进行能量采集，但是受电容采集器自身高阻抗特性的影响，需要负载阻抗极大才达到最大输出功率，或者通过阻抗变压器进行阻抗调节;在变电站高压设备附近远离母线的地方利用开关促进电场能采集器电荷流动的措施提高能量采集，但是开关控制需要复杂电路且消耗额外的能量，且采集能量较小，无法实用并为位于杆塔侧的在线监测设备供能。
发明内容
[0004]( — )要解决的技术问题
[0005]为解决上述问题，本实用新型提出了一种基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，适用于高压架空输电线路在线监测中，在线监测装置的电源供给。
[0006] (二)技术方案
[0007]本实用新型的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，包括取能栅板，及与取能栅板电连接的变压器，及与变压器电连接的稳压换流模块;所述稳压换流模块输出有12V的直流电压。
[0008]作为优选的实施方案，所述取能栅板由导电性能良好的金属板制成;所述取能栅板为长方形或正方形结构，其中间设置有多根长条状金属板构成栅格状结构。
[0009]进一步地，所述变压器其初级绕组一端与取能栅板电连接，所述变压器其初级绕组另一端与大地电连接;所述变压器其次绕组输出端与稳压换流模块电连接，变压器其初级绕组两极电连接于取能栅板和大地上，由于取能栅板与大地之间存在变化的电势差，因此初级线圈中将有变化的电流流过，经变压器转换后的次级绕组电压为变化区间很大的交变电压，并不能为负载直接所用，因此通过稳压换流模块将其进行AC-DC转后，并稳压处理，提供稳定的12V直流输出。
[0010]进一步地，所述取能栅板放置于高压架空输电线路导线和大地之间，取能栅板插入高压架空输电线路导线与大地之间，使之在电场中相对于大地感应出变化电势差;高压架空输电线路导线为我国电网中长距离输电时的高等级架空输电线路导线，其电压等级常有110kV、220kV、500kV等;大地包括与大地接地良好的输电线路杆塔，大地在电网中作为交流电的零线。
[0011]进一步地，所述稳压换流模块输出端电连接有负载。
[0012](三)有益效果
[0013]与现有技术相比，本实用新型的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，在高压架空输电线路导线和大地之间放置取能栅板，取能栅板连接在变压器初级绕组的一端，变压器初级绕组的另一端接地，那么取能栅板相对大地之间将产生交变的电势差，进而在变压器初级绕组中产生交变电流，变压器次级绕组将输出交流变化的电流，该电流经过稳压换流模块处理，输出稳定的12V直流，为负载(输电线路在线监测装置)所用;适用于高压架空输电线路在线监测中，为在线监测设备提供稳定、可靠的电源。
附图说明
[0014]图1是本实用新型的整体结构示意框图；
[0015]图2是本实用新型装置在应用环境中的具体实施图。
[0016]附图中的部件标注为:1-取能栅板，2-变压器，3-稳压换流模块，4-高压架空输电线路导线，5-负载，6-大地。
具体实施方式
[0017]如图1所示的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，包括取能栅板I，及与取能栅板I电连接的变压器2，及与变压器2电连接的稳压换流模块3;所述稳压换流模块3输出有12V的直流电压。
[0018]所述取能栅板I由导电性能良好的金属板制成;所述取能栅板为长方形或正方形结构，其中间设置有多根长条状金属板构成栅格状结构。
[0019]所述变压器2其初级绕组一端与取能栅板I电连接，所述变压器2其初级绕组另一端与大地6电连接;所述变压器2其次绕组输出端与稳压换流模块3电连接，变压器2其初级绕组两极电连接于取能栅板I和大地6上，由于取能栅板I与大地6之间存在变化的电势差，因此初级线圈中将有变化的电流流过，经变压器2转换后的次级绕组电压为变化区间很大的交变电压，并不能为负载5直接所用，因此通过稳压换流模块3将其进行AC-DC转后，并稳压处理，提供稳定的12V直流输出。
[0020]所述取能栅板I放置于高压架空输电线路导线4和大地6之间，取能栅板I插入高压架空输电线路导线4与大地6之间，使之在电场中相对于大地感应出变化电势差;高压架空输电线路导线4为我国电网中长距离输电时的高等级架空输电线路导线，其电压等级常有110kV、220kV、500kV等;大地6包括与大地6接地良好的输电线路杆塔，大地6在电网中作为交流电的零线。
[0021]所述稳压换流模块3输出端电连接有负载5，负载5为输电线路在线监测装置。
[0022]本实用新型的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，在高压架空输电线路导线和大地之间放置取能栅板，设高压架空输电线路导线和取能栅板之间的等效电容为&，取能栅板和大地之间接入取能变压器变比为N，变压器的负载阻抗为ZL，取能栅板和大地之间等效电容为C2，高压架空输电线路导线电压为uo，变压器的短路阻抗为Ζκ;利用变压器的阻抗变换特性增大N2 |ZL|，本实用新型输出可以等效为电流源，取能变压器可以看作理想变压器，其次级绕组若接入负载，将能获得稳定的能量；
[0023]则取能栅板和高压架空输电线路导线之间的电容C1越大，负载功率越大；为了采集到更多能量，因此取能栅板优化设计的目标就是提高C1;
[0024]增大取能栅板表面积虽然可以增大C1，但是巨大的取能栅板安装带来不便且在强风环境下，会给电力设备受力平衡带来新的问题，试验中发现边缘效应对分布电容的贡献所占比例很大，甚至超过表面积对电容值的比例，因此利用边长成为提高分布电容的唯一方法，即提高取能栅板与高压架空输电线路导线之间电容的边缘效应；因此本实用新型采用由长条状的金属板等间隔放置，末端采用导线并联组成栅状采集器；
[0025]由于不同电压等级的高压架空输电线路导线电压不同，同时也受到取能栅板安装位置的影响，变压器初级绕组两极的接入电压并不固定，因此其转换后的次级绕组输出电压也并不固定，且变化范围非常大，并不能为各种输电线路监测设备直接所用；因此本实用新型中加入稳压换流模块，将变化范围不定的交流电转换为稳定的12V直流输出。
[0026]在高压架空输电线路导线和大地之间放置取能栅板，取能栅板连接在变压器初级绕组的一端，变压器初级绕组的另一端接地，那么取能栅板相对大地之间将产生交变的电势差，进而在变压器初级绕组中产生交变电流，变压器次级绕组将输出交流变化的电流，该电流经过稳压换流模块处理，输出稳定的12V直流，为负载所用。
[0027]上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，其特征在于:包括取能栅板，及与取能栅板电连接的变压器，及与变压器电连接的稳压换流模块;所述稳压换流模块输出有12V的直流电压。
2.根据权利要求1所述的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，其特征在于:所述取能栅板由导电性能良好的金属板制成;所述取能栅板为长方形或正方形结构，其中间设置有多根长条状金属板构成栅格状结构。
3.根据权利要求1所述的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，其特征在于:所述变压器其初级绕组一端与取能栅板电连接，所述变压器其初级绕组另一端与大地电连接;所述变压器其次绕组输出端与稳压换流模块电连接。
4.根据权利要求1所述的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，其特征在于:所述取能栅板放置于高压架空输电线路导线和大地之间。
5.根据权利要求1所述的基于变压器的阻抗特性的交流线路场能采集装置，其特征在于:所述稳压换流模块输出端电连接有负载。
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|---|---|---|---|---|
| CN106169888A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-30 | 重庆微标科技股份有限公司 | 在铁路架空接触网环境下的取电装置、方法以及供电装置 |
| CN106887898A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-06-23 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种三相高压输电线路在线监测设备供能方法及系统 |
| CN109066825A (zh) * | 2018-09-21 | 2018-12-21 | 福州大学 | 基于开关电源的220kV输电线路绝缘避雷线取能方法 |
| CN110829509A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-21 | 武汉新电电气股份有限公司 | 一种简易型电场感应取能电源 |
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