專利名稱：一種用于電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換能器，特別涉及一種可實現(xiàn)對光電電流互感器高壓側(cè) 供能的光電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量和數(shù)字化方向的發(fā)展，必然對電力系統(tǒng) 的測量裝置提出更高的要求。而傳統(tǒng)的電磁式電流互感器具有磁飽和、鐵磁 諧振及易燃易爆的固有缺點，已很難適應(yīng)電力系統(tǒng)快速發(fā)展的要求。以光電 電流互感器為代表的新型電流互感器就成了大勢所趨，光電電流互感器由于 采用光纖將高壓側(cè)的信號處理單元與低壓側(cè)的二次處理系統(tǒng)隔離，因此可靠 性好、測量精度高。光電電流互感器高壓側(cè)的供電電源的穩(wěn)定性對于整個互 感器的可靠運行起著至關(guān)重要的作用，選擇合適的供電方式是關(guān)系到整個互 感器測量系統(tǒng)精確度的重要問題。
目前光電電流互感器高壓側(cè)電路供能主要有以下三種方式， 一種是利用 母線電流供能方式， 一種是蓄電池供能方式，另一種是激光供能方式(圖1)。 采用母線電流供能，雖然成本低，方便簡單，但是互感器存在工作死區(qū)，且 對供電電路的保護非常困難。蓄電池供能的方式，結(jié)構(gòu)簡單，不需要設(shè)計特 殊的電子線路，但是蓄電池的壽命比較短，容易損壞，在高壓側(cè)的電池更換 起來也比較難。利用激光供能，這種方法相對比較穩(wěn)定，但電路設(shè)計難度大， 成本太高。而且激光的能量強度大，對光纖的壽命損耗也大。
此外其它的如太陽能、風(fēng)能等供電方式，由于極易受環(huán)境溫度、季節(jié)變 化等的影響，因此非常不穩(wěn)定，目前還處在實驗室研究階段。幾種供電方式
都存在著一定的技術(shù)上的不成熟，尚不能完全滿足運行要求。因此，如何解 決好有源光電傳輸系統(tǒng)高壓側(cè)供電問題是保證光電電流互感器設(shè)備長期可靠 運行的一個公認(rèn)的難題。

發(fā)明內(nèi)容
針對前述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供了 一種用于電流互感器供 能的光電轉(zhuǎn)換裝置，具有絕緣性能優(yōu)良，系統(tǒng)安全穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕， 體積小，成本低，壽命長，可實現(xiàn)對電力系統(tǒng)測量中的光電電流互感器高壓 側(cè)的安全可靠的供能。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是釆取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的 一種用于電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置，包括一個輸出與光電電流互感器高壓側(cè)信號處理單元連接的DC/DC轉(zhuǎn)換電路，該DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入 連接一個光電轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換器及DC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)置 在一個垂直的密閉光導(dǎo)管中高壓側(cè)上端；該密閉光導(dǎo)管低壓側(cè)下端聯(lián)接一個 水平向密閉基座，密閉基座中設(shè)置有光源和光傳輸裝置；從光源產(chǎn)生的光通 過光傳輸裝置到密閉光導(dǎo)管中高壓側(cè)上端的光電轉(zhuǎn)換器，將光能轉(zhuǎn)換為電能 經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出。
上述方案中，所述的光電轉(zhuǎn)換器為一塊水平安裝的太陽能電池板，其與 密閉光導(dǎo)管垂直。所述光源和光傳輸裝置包括對稱設(shè)置在水平密閉基座兩端 的兩個低壓鈉燈和兩個透鏡構(gòu)成水平光路，在兩透鏡之間設(shè)置有一個全反射 棱鏡正對密閉光導(dǎo)管中高壓側(cè)的太陽能電池板，水平光路的光線經(jīng)全反射棱 鏡的反射均勻地照射到太陽能電池板上，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，將進入密閉光導(dǎo)管的 光能轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換電路輸出。所述密閉光導(dǎo)管為一個陶瓷 導(dǎo)光管。其內(nèi)壁貼有絕緣高反膜。
與現(xiàn)有光電電流互感器供能裝置相比，本發(fā)明的低壓側(cè)完全是一套光學(xué) 系統(tǒng)，沒有電氣電路。通過光電耦合，將低壓側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的光能量，轉(zhuǎn)換為電能，供給光電電流互感器高壓側(cè)的電子電路部分對電能的需求。由于低壓側(cè)和高壓側(cè)完全沒有電氣連接，實現(xiàn)了電氣隔離，因此絕緣性能優(yōu)良。 且光學(xué)系統(tǒng)位于低壓側(cè)，檢修、更換都易于實現(xiàn)。換能器的各個部件結(jié)構(gòu)都很簡單，易于實現(xiàn)，且成本很低，工作情況穩(wěn)定，無電磁干擾，安全可靠。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種激光供能方式原理圖。
圖2為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容作進一步詳細(xì)說明
參照圖2， 一種用于光電電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置，包括兩套光源1和2，兩個透鏡3和4，全反射棱鏡5。這些部件均為平行放置，安裝在 低壓側(cè)的密閉基座9中；密閉基座9可拆卸，組成了低壓側(cè)的光源和傳輸系統(tǒng)。 一個中空、耐高壓的陶瓷導(dǎo)光管，為全密封結(jié)構(gòu)，豎直安裝在密閉基座 9中部，跨越高壓側(cè)與低壓側(cè)，6a為其位于低壓側(cè)的部分，6b為其位于高壓側(cè)的部分。陶瓷導(dǎo)光管6b內(nèi)部安裝有一塊太陽能電池板7，為水平安裝，與陶瓷導(dǎo)光管中的反射光路垂直，太陽能電池板的輸出連接DC-DC轉(zhuǎn)換電路8。 全反射棱鏡5為直角等腰三角形，其兩個反射面互為90度，可將水平光路的光線垂直反射至太陽能電池板7上。
光源1和2可選擇低壓鈉燈。低壓鈉燈具有最高的發(fā)光效率，達(dá)到 200LM/W,壽命很長，可達(dá)18000h。燈管必須與相應(yīng)規(guī)格的鎮(zhèn)流器配套使用， 否則會縮短燈的壽命或造成啟動困難。
陶瓷導(dǎo)光管6a、 6b為全密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁貼有絕緣高反膜(光反射率為 97%以上)，使進入管內(nèi)的光能不會外泄，最大程度地保證光電轉(zhuǎn)換的高效率。
太陽能電池板7為本裝置中的關(guān)鍵部件，其直接決定了光電轉(zhuǎn)換的效率高低。具體可采用Oasis公司生產(chǎn)的OSM005-12S單晶硅太陽能電池組件， 其峰值功率5W,尺寸230X368X25mm，重量1.5Kg，工作溫度-40 +85""C 。 最佳工作電流0.31A，最佳工作電壓16.6V，短路電流0.36A,開路電壓21.0V。
本發(fā)明裝置的工作原理將低壓鈉燈1和2點亮，發(fā)出光能。其射出的光線經(jīng)透鏡3和4變?yōu)槠叫泄?，再?jīng)過全反射棱鏡5的反射，進入陶瓷導(dǎo)光管內(nèi)部。在導(dǎo)光管中，光線均勻地照射到高壓側(cè)的太陽能電池板7上。經(jīng)過電池板的光電轉(zhuǎn)換作用，將進入導(dǎo)光管的光能轉(zhuǎn)換為電能。再將這些電能輸送給DC-DC轉(zhuǎn)換電路8，輸出12V及5V，為光電電流互感器OCT高壓側(cè) 的電子電路部分進行供電。通過調(diào)節(jié)低壓側(cè)光源低壓鈉燈的光強，還可實現(xiàn)高壓側(cè)的功率調(diào)節(jié)。
由于本發(fā)明設(shè)置了兩套光源，提高了系統(tǒng)的可靠性。兩套光源可以同時 工作，也可一套工作， 一套備用。由于光源完全位于低壓側(cè)，且和高壓側(cè)實 現(xiàn)了電氣隔離，因此工作安全、可靠，易于檢修和更換。
太陽能電池板的壽命為20年，可滿足系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的要求。本發(fā)明 基于太陽能電池板換能裝置的長期光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)15%以上，并且有足夠的機械強度，能經(jīng)受在運輸、安裝和使用過程中發(fā)生的沖突、振動及其它應(yīng)力。
權(quán)利要求
1、一種用于電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置，包括一個輸出與光電電流互感器高壓側(cè)信號處理單元連接的DC/DC轉(zhuǎn)換電路，該DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入連接一個光電轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換器及DC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)置在一個垂直的密閉光導(dǎo)管中高壓側(cè)上端；該密閉光導(dǎo)管低壓側(cè)下端聯(lián)接一個水平向密閉基座，密閉基座中設(shè)置有光源和光傳輸裝置；從光源產(chǎn)生的光通過光傳輸裝置到密閉光導(dǎo)管中高壓側(cè)上端的光電轉(zhuǎn)換器，將光能轉(zhuǎn)換為電能經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征 在于，所述的光電轉(zhuǎn)換器為一塊水平安裝的太陽能電池板，其與密閉光導(dǎo)管 垂直。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征 在于，所述光源和光傳輸裝置包括對稱設(shè)置在水平密閉基座兩端的兩個低壓 鈉燈和兩個透鏡構(gòu)成水平光路，在兩透鏡之間設(shè)置有一個全反射棱鏡正對密 閉光導(dǎo)管中高壓側(cè)的太陽能電池板，水平光路的光線經(jīng)全反射棱鏡的反射均 勻地照射到太陽能電池板上，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，將進入密閉光導(dǎo)管的光能轉(zhuǎn)換為 電能，再經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換電路輸出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述密閉光導(dǎo)管為一個陶瓷導(dǎo)光管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征 在于，所述陶瓷導(dǎo)光管的內(nèi)壁貼有絕緣高反膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電流互感器供能的光電轉(zhuǎn)換裝置，包括一個輸出與光電電流互感器高壓側(cè)信號處理單元連接的DC/DC轉(zhuǎn)換電路，該DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入連接一個光電轉(zhuǎn)換器，所述光電轉(zhuǎn)換器及DC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)置在一個垂直的密閉光導(dǎo)管中高壓側(cè)上端；該密閉光導(dǎo)管低壓側(cè)下端聯(lián)接一個水平向密閉基座，密閉基座中設(shè)置有光源和光傳輸裝置；從光源產(chǎn)生的光通過光傳輸裝置到密閉光導(dǎo)管中高壓側(cè)上端的光電轉(zhuǎn)換器，將光能轉(zhuǎn)換為電能經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出。本發(fā)明由于低壓和高壓側(cè)完全沒有電氣連接，實現(xiàn)了電氣隔離，因此絕緣性能優(yōu)良，且光學(xué)系統(tǒng)位于低壓側(cè)，檢修、更換都易于實現(xiàn)；結(jié)構(gòu)簡單，成本很低，工作情況穩(wěn)定，安全可靠。
文檔編號G02B27/40GK101345499SQ20081001824
公開日2009年1月14日 申請日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者王煥然, 超 馬 申請人:西安交通大學(xué)