CN208127994U - 一种两级式感应取能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种两级式感应取能装置，它包括一级取能模块、二级汇能模块及电能管理模块；取能模块由多个相同机构的开合式电流互感器组成，其铁芯材料为铁基纳米晶。汇能模块由一个闭合式电流互感器组成，其原边绕组数量为一级取能模块中电流互感器副边绕组之和，副边绕组数量为多个。电能管理模块包括整流电路、稳压电路及储能电路，经汇能模块输出后与整流电路相连，而后接稳压电路，稳压电路与储能电路连接。本实用新型具有低成本、安装方便等优点；本实用新型采用开合式结构安装方便，基本实现免维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流互感器技术，特别是一种两级式感应取能装置。
背景技术
为确保供电的可靠性，高压输电线路上一般都配有在线监测系统，通常情况下，高压输电线路都远离城镇，不便于对其进行定期检查和维护，为了保证在线设备的持续运行，首先要解决的问题就是对在线设备持续性供电。目前，高压输电线路在线设备的供电方式主要是“太阳能+蓄电池”供电、激光供电、微波供电、高压互感器供电和电流互感器供电等。这几种供电方式存在着以下的不足：“太阳能+蓄电池”供电极易受到光照强弱、周围环境温度、气候等因素的影响，电源电压输出不稳定；激光供电光电池转换效率较低，激光输出功率有限；微波供电传输过程中对配网终端设备正常运行带来一定干扰信号；电压互感器供电体积大、成本高、安装不便，特别是高压输电线上的安装十分困难；传统电流互感器供电适应导线电流的动态变化范围小，小电流时存在供电死区，大电流时电源热耗较大。因此，需要研发低成本、安装方便、可靠稳定、能适应宽范围取能的电流互感器装置，从而满足高压输电线路在线设备电源的要求。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种两级式感应取能装，安装方便，可靠稳定，取能范围广。
本实用新型采用以下方案实现：一种两级式感应取能装置，包括一级取能模块、二级汇能模块、以及电能管理模块；
所述一级取能模块包括一个以上相同机构的第一电流互感器；每个第一电流互感器的原边绕组均为一匝，副边绕组均为多匝，每个第一电流互感器的原边绕组均连接在高压输电线路的导线或者地线上；
所述二级汇能模块包括一个第二电流互感器；所述第二电流互感器的原边绕组匝数与一级取能模块中所有第一电流互感器的副边绕组匝数的总数一致，该第二电流互感器的副边绕组匝数为多匝；所述一级取能模块中的一个以上的第一电流互感器的副边绕组与所述二级汇能模块中的第二电流互感器的原边绕组相连；
所述电能管理模块包括依次相连的整流电路、稳压电路、以及储能电路；所述二级汇能模块中的第二电流互感器的副边绕组连接至所述整流电路的输入端，所述储能电路的输出端连接至高压输电线路在线设备，用以给所述高压输电线路在线设备提供电源。
进一步地，所述一级取能模块中的第一电流互感器为开合式电流互感器。
进一步地，所述二级汇能模块中的第二电流互感器为闭合式电流互感器。
进一步地，所述一级取能模块中的电流互感器的铁芯材料为铁基纳米晶。
进一步地，所述二级汇能模块中的电流互感器的铁芯材料为铁基纳米晶。
进一步地，所述储能电路包括超级电容。
本实用新型通过一级取能模块中各个铁基纳米晶铁芯将感应到的电能传输到二级汇能模块中闭合式电流互感器的原边绕组上,经汇能电流互感器在其副边绕组上感应得到电流,得到的电能经过电能管理模块后可向高压输电线路在线设备提供周期性电源。在电能储存的过程中，在感应取得的电能较小的情况下，将电能储存在超级电容中,以满足为高压输电线路在线设备提供周期性电源的目的。由于一级取能模块中单个电流互感器取得的电能较小，无法满足需要，因此需要调节取能互感器的副边匝数及铁芯数量来满足取得足够电能的要求。
本实用新型克服了传统电流互感器的供电“死区”较大的问题，在感应取得的电能较小的情况下，将电能储存在超级电容中,以满足为高压输电线路在线设备提供周期性电源。
其中，高压输电线路中地线电流可以在任一时刻看着是恒流源，采用n个铁基纳米晶铁芯，各铁芯采用相同的匝比及负载，则各个铁基纳米晶铁芯的副边感应电流的大小与方向均应相同，汇能电流互感器的原边电流为n个相互独立的电流。二级汇能模块的电流互感器铁芯的材质为铁基纳米晶，电流互感器的实质为n个相互独立的原边绕组及一个多匝的副边绕组。
一级取能模块中，原边绕组通过交流电后产生交变磁势，并建立起交变磁通，副边产生感应电流。对整个取能装置而言，其总的磁势平衡关系为：
im＝nN1i1-N2i2；
其中，n为取能互感器个数，N1为单个取能互感器的原边匝数，值取1，N2为总匝比，im为励磁电流，i1为输入电流，i2为输出电流；
i1＝Im1sinωt；
联立后，得到：
上式中，φ为单个取能互感器的励磁磁通，Lm为励磁电感，V1为单个取能互感器侧电压，V2为汇能互感器侧电压，Im1为一次电流的幅值，Im2为二次电流的幅值，ω为角速度，为二次电流与一次电流的相角差，R为负载的阻值。
由此可知，在负载一定的情况下，通过调节匝比和一级取能模块中取能互感器的个数，可使本实用新型取能装置取能功率最大。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本发明低成本、安装方便、可靠稳定；并且不受地理因素、环境因素及时间的制约，能随时随地提取导线或地线上的能量；不会对电网的稳定性产生影响；本发明开合式结构安装方便，基本实现免维护；通过控制取能模块中电流互感器启用的数量及匝比的调节可实现宽范围下的取能。
附图说明
图1为本实用新型实施例的原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种两级式感应取能装置，包括一级取能模块、二级汇能模块、以及电能管理模块；
所述一级取能模块包括一个以上相同机构的第一电流互感器；每个第一电流互感器的原边绕组均为一匝，副边绕组均为多匝，每个第一电流互感器的原边绕组均连接在高压输电线路的导线或者地线上；
所述二级汇能模块包括一个第二电流互感器；所述第二电流互感器的原边绕组匝数与一级取能模块中所有第一电流互感器的副边绕组匝数的总数一致，该第二电流互感器的副边绕组匝数为多匝；所述一级取能模块中的一个以上的第一电流互感器的副边绕组与所述二级汇能模块中的第二电流互感器的原边绕组相连；
所述电能管理模块包括依次相连的整流电路、稳压电路、以及储能电路；所述二级汇能模块中的第二电流互感器的副边绕组连接至所述整流电路的输入端，所述储能电路的输出端连接至高压输电线路在线设备，用以给所述高压输电线路在线设备提供电源。
在本实施例中，所述一级取能模块中的第一电流互感器为开合式电流互感器。
在本实施例中，所述二级汇能模块中的第二电流互感器为闭合式电流互感器。
在本实施例中，所述一级取能模块中的电流互感器的铁芯材料为铁基纳米晶。
在本实施例中，所述二级汇能模块中的电流互感器的铁芯材料为铁基纳米晶。
在本实施例中，所述储能电路包括超级电容。
本实施例通过一级取能模块中各个铁基纳米晶铁芯将感应到的电能传输到二级汇能模块中闭合式电流互感器的原边绕组上,经汇能电流互感器在其副边绕组上感应得到电流,得到的电能经过电能管理模块后可向高压输电线路在线设备提供周期性电源。在电能储存的过程中，在感应取得的电能较小的情况下，将电能储存在超级电容中,以满足为高压输电线路在线设备提供周期性电源的目的。由于一级取能模块中单个电流互感器取得的电能较小，无法满足需要，因此需要调节取能互感器的副边匝数及铁芯数量来满足取得足够电能的要求。
本实施例克服了传统电流互感器的供电“死区”较大的问题，在感应取得的电能较小的情况下，将电能储存在超级电容中,以满足为高压输电线路在线设备提供周期性电源。
其中，高压输电线路中导线或地线电流可以在任一时刻看着是恒流源，采用n个铁基纳米晶铁芯，各铁芯采用相同的匝比及负载，则各个铁基纳米晶铁芯的副边感应电流的大小与方向均应相同，汇能电流互感器的原边电流为n个相互独立的电流。二级汇能模块的电流互感器铁芯的材质为铁基纳米晶，电流互感器的实质为n个相互独立的原边绕组及一个多匝的副边绕组。
一级取能模块中，原边绕组通过交流电后产生交变磁势，并建立起交变磁通，副边产生感应电流。对整个取能装置而言，其总的磁势平衡关系为：
im＝nN1i1-N2i2；
其中，n为取能互感器个数，N1为单个取能互感器的原边匝数，值取1，N2为总匝比，im为励磁电流，i1为输入电流，i2为输出电流；
i1＝Im1sinωt；
联立后，得到：
上式中，φ为单个取能互感器的励磁磁通，Lm为励磁电感，V1为单个取能互感器侧电压，V2为汇能互感器侧电压，Im1为一次电流的幅值，Im2为二次电流的幅值，ω为角速度，为二次电流与一次电流的相角差，R为负载的阻值。
由此可知，在负载一定的情况下，通过调节匝比和一级取能模块中取能互感器的个数，可使本实用新型取能装置取能功率最大。
值得一提的是，本实用新型保护的是硬件结构，至于控制方法不要求保护。以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种两级式感应取能装置，其特征在于：包括一级取能模块、二级汇能模块、以及电能管理模块；
所述一级取能模块包括一个以上相同机构的第一电流互感器；每个第一电流互感器的原边绕组均为一匝，副边绕组均为多匝，每个第一电流互感器的原边绕组均连接在高压输电线路的导线或者地线上；
所述二级汇能模块包括一个第二电流互感器；所述第二电流互感器的原边绕组匝数与一级取能模块中所有第一电流互感器的副边绕组匝数的总数一致，该第二电流互感器的副边绕组匝数为多匝；所述一级取能模块中的一个以上的第一电流互感器的副边绕组与所述二级汇能模块中的第二电流互感器的原边绕组相连；
所述电能管理模块包括依次相连的整流电路、稳压电路、以及储能电路；所述二级汇能模块中的第二电流互感器的副边绕组连接至所述整流电路的输入端，所述储能电路的输出端连接至高压输电线路在线设备，用以给所述高压输电线路在线设备提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种两级式感应取能装置，其特征在于：所述一级取能模块中的第一电流互感器为开合式电流互感器。
3.根据权利要求1所述的一种两级式感应取能装置，其特征在于：所述二级汇能模块中的第二电流互感器为闭合式电流互感器。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种两级式感应取能装置，其特征在于：所述一级取能模块中的电流互感器的铁芯材料为铁基纳米晶。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种两级式感应取能装置，其特征在于：所述二级汇能模块中的电流互感器的铁芯材料为铁基纳米晶。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种两级式感应取能装置，其特征在于：所述储能电路包括超级电容。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201820607340.4U CN208127994U (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种两级式感应取能装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201820607340.4U CN208127994U (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种两级式感应取能装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN208127994U true CN208127994U (zh) | 2018-11-20 |
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| CN201820607340.4U Active CN208127994U (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种两级式感应取能装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN208127994U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109546745A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-03-29 | 福州大学 | 一种新型高压输电线路避雷线直接取源方法 |
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2018
- 2018-04-26 CN CN201820607340.4U patent/CN208127994U/zh active Active
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