專利名稱：高壓線路感應(yīng)取電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種感應(yīng)取電裝置，尤其涉及一種高壓線路感應(yīng)取電裝置； 具體地說，本實用新型是一種為在電力系統(tǒng)高壓線路上工作的設(shè)備提供24小時 全天候工作能源的裝置，它涉及感應(yīng)取電技術(shù)、取電功率調(diào)節(jié)技術(shù)和恒流恒壓轉(zhuǎn) 換技術(shù)。
背景技術(shù)：
在高壓輸電線路上需要安裝大量的柱上開關(guān)設(shè)備、線路監(jiān)測設(shè)備、控制設(shè)備 等，以保證高壓輸電線路的正常安全運(yùn)行；但目前，安裝在高壓輸電導(dǎo)線附近且 與高壓輸電線路等電位的電氣設(shè)備種類比較少，其主要原因在于無法簡單高效地 解決高壓絕緣問題，使這些設(shè)備難以直接由地面直接供電。
目前，隨著技術(shù)的發(fā)展，工作在高壓輸電線路上的設(shè)備越來越多，如巡線機(jī) 器人、帶電作業(yè)機(jī)器人、高壓線路污穢在線監(jiān)測設(shè)備和高壓線路遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備等， 但這些設(shè)備的供電一般采用傳統(tǒng)的太陽能蓄電池的供電方式。而傳統(tǒng)的太陽能蓄 電池的供電方式，難于提供較大電源功率，且成本太高，更無法實現(xiàn)全天候供電。
因此，為提高電力系統(tǒng)自動化水平，加快高壓線路電氣設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用， 迫切需要解決高壓輸電線路在線電能供給問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)和不足，提供一種高 壓線路感應(yīng)取電裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的
包括高壓輸電線和負(fù)載，設(shè)置有C型鐵芯、線圈、整流濾波電路、取電功率 調(diào)節(jié)電路、充電穩(wěn)壓電路和鋰電池；
外殼全封閉式，內(nèi)部電路模塊化設(shè)計，并有完善的保護(hù)電路。 由高壓輸電線、C型鐵芯和線圈組成一種電流互感器，獲取能量；通過整流 濾波后輸出；取電功率調(diào)節(jié)電路能夠?qū)崟r檢測輸出電壓值，通過雙向可控硅對線 圈的磁通進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，起到穩(wěn)壓和調(diào)整功率的作用；電流互感器輸出功率受輸 電導(dǎo)線電流大小的影響，當(dāng)輸出功率能滿足負(fù)載正常運(yùn)行時，充電電路對鋰電池 組進(jìn)行充電，直至充滿；當(dāng)輸電導(dǎo)線上的電流過低導(dǎo)致輸出功率不夠時，鋰電池 組自動進(jìn)行供電，從而實現(xiàn)不間斷供電。
綜上所述，本實用新型共有3種工作狀態(tài)
1、 高壓輸電線電流很高時，電流互感器輸出功率大，此時取電功率調(diào)節(jié)電 路工作，通過正反饋控制電路減小線圈磁通，保持輸出功率的穩(wěn)定。充電電路開 始工作，對鋰電池組進(jìn)行充電直至充滿。
2、 高壓輸電導(dǎo)線電流在額定電流范圍左右時，電流互感器輸出功率為額定 功率，此時取電功率調(diào)節(jié)電路保持實時監(jiān)測，充電電路繼續(xù)對鋰電池組進(jìn)行充電 直至充滿。
3、 高壓輸電導(dǎo)線電流過低時，電流互感器輸出功率不夠，此時取電功率調(diào) 節(jié)電路仍保持監(jiān)測，鋰電池組輸出電路接通，開始對負(fù)載供電。
本實用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1、 外殼全封閉式，防水防潮，耐高溫，能適應(yīng)戶外各種惡劣天氣；
2、 內(nèi)部電路模塊化設(shè)計，并有完善的保護(hù)電路，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，抗干擾能 力強(qiáng)；
3、 體積小，安裝方便，接線簡單；
4、 配備大容量鋰電池組，即使高壓輸電導(dǎo)線停電，也能保證較長時間的不 間斷供電；
5、 輸出功率大，電壓穩(wěn)定。
本實用新型適用于所有工作在電力系統(tǒng)高壓輸電線路上的用電設(shè)備，當(dāng)輸電 線路上的電流為80 300A時，裝置的輸出功率為20 100W。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是整流濾波電路原理圖3是取電功率調(diào)節(jié)電路原理圖4是充電穩(wěn)壓電路原理圖。
其中
1—高壓輸電線； 2—C型鐵芯； 3—取能線圈；
4一整流濾波電路；5—取電功率調(diào)節(jié)電路； 6—充電穩(wěn)壓電路； 7—鋰電池； 8_負(fù)載。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明 一、總體
如圖l，本實用新型包括高壓輸電線1和負(fù)載8，設(shè)置有C型鐵芯2、取能 線圈3、整流濾波電路4、取電功率調(diào)節(jié)電路5、充電穩(wěn)壓電路6和鋰電池組7;
其連接關(guān)系是高壓輸電線1穿過C型鐵芯2，在C型鐵芯2外包裹有線圈 3，線圈3、整流濾波電路4、取電功率調(diào)節(jié)電路5、充電穩(wěn)壓電路6和負(fù)載8依 次連接；鋰電池組7和充電穩(wěn)壓電路6并聯(lián)。
本實用新型的工作原理
高壓輸電線1從C型鐵芯2中穿過，繞有取能線圈3的線架安裝在C型鐵芯 2上。取能線圈3從高壓輸電線1上獲取的電能，通過整流濾波電路4和取電功 率調(diào)節(jié)電路5的調(diào)節(jié)，再通過充電穩(wěn)壓電路6變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，向負(fù)載8供電。 同時還可以為鋰電池組充電，直至充滿。取電功率調(diào)節(jié)電路5能夠?qū)崟r檢測輸出 電壓值，通過雙向可控硅對線圈3的磁通進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，起到穩(wěn)壓和調(diào)整功率的 作用。
本實用新型的輸出功率由C型鐵芯2的材料、體積和取能線圈3的匝數(shù)決定， 受高壓輸電線1電流大小的影響。本實用新型的輸出電壓由線圈3的匝數(shù)和取電 功率調(diào)節(jié)電路5進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)本實用新型輸出功率能滿足負(fù)載正常運(yùn)行時，充電 穩(wěn)壓電路6對鋰電池組7進(jìn)行充電，直至充滿；當(dāng)輸電導(dǎo)線上的電流過低導(dǎo)致輸 出功率不夠時，鋰電池組7自動進(jìn)行供電，從而實現(xiàn)不間斷供電。
本實用新型還可以多個并聯(lián)運(yùn)行，電源輸出端并接，從而可獲得更大的輸出 功率。
二、各部件的結(jié)構(gòu)、工作原理及其功能
1、 高壓輸電線1
高壓輸電線l通過電力輸電電流，產(chǎn)生交變電磁場。
2、 C型鐵芯2
C型鐵芯2由兩半拼合而成，便于安裝。
3、 取能線圈3
線圈3纏繞在C型鐵芯2上，從高壓輸電線1上獲取電能。
4、 整流濾波電路4
如圖2,整流濾波電路4包括取能線圈3、 TVS瞬態(tài)抑制二極管D1、壓敏電 阻R1、整流橋、第l、 2濾波電容器C1、 C2;
在取能線圈3的輸出端并聯(lián)TVS瞬態(tài)抑制二極管Dl和壓敏電阻Rl，防止雷 擊和浪涌電流產(chǎn)生高壓損壞電路；
整流橋的輸入端(l腳和3腳)接在取能線圈3的輸出端，整流橋的輸出端 (2腳和4腳)為整流后的輸出端，輸出脈動直流電壓，并聯(lián)有第l、 2濾波電 容C1、 C2，減小電路紋波輸出。
5、 取電功率調(diào)節(jié)電路5
取電功率調(diào)節(jié)電路5由前后連接的輸出電壓檢測電路5. l和取電功率控制輸 出電路5.2組成；
輸出電壓檢測電路5. 1的輸入端連接在整流濾波電路4的電壓輸出端；取電 功率控制輸出電路5. 2的輸出端連接在取能線圈3的輸出端。
輸出電壓檢測電路5. 1由穩(wěn)壓二極管D2和D3、光電耦合器U2、限流電阻 R1和R7、抗干擾電容器C2，保護(hù)二極管D1組成。連接方式為穩(wěn)壓二極管D3、 D2、電阻R7、光電耦合器U2的輸入二極管、電阻R1和取電功率控制輸出電路 5.2的輸入端(即光電耦合器U1的輸入二極管)依次串聯(lián)連接。光電耦合器U2 的輸出端并聯(lián)連接在穩(wěn)壓二極管D2的兩端，形成正反饋電路；限流電阻R1和 R7、抗干擾電容器C2，形成T形濾波電路，同時還起到限制電流的作用；保護(hù) 二極管D1起到防止光電耦合器U1的輸入二級管反向擊穿的作用。
取電功率控制輸出電路5. 2由光電耦合器Ul、偏置電阻R2、 R3、三極管BG1、 集電極負(fù)載電阻R4、晶閘管SCR、整流電橋電路BRIDGE、限流電阻R8、觸發(fā)電 阻R5、雙向晶閘管TRIAC、抗千擾電阻R6、抗干擾電容C1組成。連接方式為 光電耦合器Ul的輸出端和偏置電阻R3串聯(lián)形成三極管BG1的下偏置電路，偏置 電阻R2為三極管BG1的上偏置電路，R4為三極管BG1的集電極負(fù)載電阻，信號 由三極管BG1的集電極輸出，直接連接在晶閘管SCR的觸發(fā)控制端，晶閘管SCR 的陽極、陰極分別連接在整流電橋電路BRIDGE的2腳和4腳，整流電橋電路 BRIDGE的3腳和1腳與限流電阻R8串聯(lián)連接，同觸發(fā)電阻R5 —起形成雙向晶 閘管TRIAC的觸發(fā)開關(guān)電路，抗干擾電阻R6、抗干擾電容C1串聯(lián)連接后并聯(lián)連 接在雙向晶閘管TRIAC的陽極和陰極之間，形成高頻干擾吸收電路。
當(dāng)整流濾波電路4的輸出電壓VCC大于額定輸出電壓時，穩(wěn)壓二極管D3、 D2擊穿導(dǎo)通，光電耦合器Ul輸出三極管導(dǎo)通，三極管BG1截止，觸發(fā)晶閘管SCR 導(dǎo)通，整流電橋電路BRIDGE的3腳、l腳流過導(dǎo)通電流，該電流在觸發(fā)電阻R5 上產(chǎn)生電壓降、觸發(fā)雙向晶閘管TRIAC導(dǎo)通，短接取能線圈L1。
通過雙向晶閘管TRIAC不斷導(dǎo)通和截止的變化，控制輸出回路上儲能電容的 充放電，使得裝置輸出電壓保持恒定。光電耦合器U2形成的反饋電路，用來控 制輸出電壓的波動范圍。
6、充電穩(wěn)壓電路6
如圖5，充電穩(wěn)壓電路6包括充電主電路6. 1、基準(zhǔn)電壓源電路6.2、誤差 比較、放大電路6.3和隔離電路6.4;
充電主電路6.1的輸入端和輸出端分別連接在整流濾波電路4的輸出端電壓 VCC上和鋰電池組7的正極上；基準(zhǔn)電壓源電路6.2產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓；誤差比較、 放大電路6. 3的兩個輸入端分別連接在充電主電路6. 1的輸出端和基準(zhǔn)電壓源電 路6. 2的基準(zhǔn)電壓輸出端，誤差比較、放大電路6. 3的輸出端連接在充電主電路 6.1的充電控制端；隔離電路6.4由第1、 2二極管D2、 D3組成，兩輸入端分別 連接在整流濾波電路4的輸出端電壓VCC上和鋰電池組7的正極輸出端上。
充電主電路6. 1由穩(wěn)壓芯片LM317、限流電阻R5、 二極管D1組成；穩(wěn)壓芯 片LM317、限流電阻R5、 二極管D1依次串聯(lián)連接。
基準(zhǔn)電壓源電路6.2由可調(diào)基準(zhǔn)電壓源集芯片TL431、負(fù)載電阻R1、分壓電 阻R2、 R3組成；可調(diào)基準(zhǔn)電壓源集芯片TL431、負(fù)載電阻R1串聯(lián)連接；分壓電 阻R2、 R3串聯(lián)分壓；分壓端連接在可調(diào)基準(zhǔn)電壓源集芯片TL431的電壓控制端 上。誤差比較、放大電路6.3由運(yùn)放LM324、限流電阻R4、三極管BG1、分壓電 阻R6組成。運(yùn)放LM324的誤差輸出端、限流電阻R4、三極管BG1的基極串聯(lián)連 接；三極管BG1的集電極串聯(lián)連接分壓電阻R6。
誤差比較、放大電路6. 3將鋰電池組7的電壓與基準(zhǔn)電壓源電路6. 2的輸出 電壓進(jìn)行比較，其誤差輸出控制三極管BG1的集電極輸出電流大小，進(jìn)而控制充 電主電路6.1的充電控制端的電壓大小，進(jìn)而控制充電電流的大小。
7、 鋰電池組7
鋰電池組7在高壓輸電線路電流不足時，作為輔助能源保證負(fù)載8的不間斷 供電。
8、 負(fù)載8
負(fù)載8為安裝在高壓輸電線路上的用電設(shè)備。
權(quán)利要求1、一種高壓線路感應(yīng)取電裝置，包括高壓輸電線(1)和負(fù)載(8)；其特征在于設(shè)置有C型鐵芯(2)、取能線圈(3)、整流濾波電路(4)、取電功率調(diào)節(jié)電路(5)和充電穩(wěn)壓電路(6)；高壓輸電線(1)穿過C型鐵芯(2)，在C型鐵芯(2)外包裹有取能線圈(3)，取能線圈(3)、整流濾波電路(4)、取電功率調(diào)節(jié)電路(5)、充電穩(wěn)壓電路(6)和負(fù)載(8)依次連接。
2、 按權(quán)利要求l所述的一種高壓線路感應(yīng)取電裝置，其特征在于 設(shè)置的鋰電池(7)和充電穩(wěn)壓電路(6)并聯(lián)。
3、 按權(quán)利要求1所述的一種高壓線路感應(yīng)取電裝置，其特征在于整流濾波 電路(4):在取能線圈(3)的輸出端并聯(lián)TVS瞬態(tài)抑制二極管(Dl)和壓敏電阻(Rl); 整流橋的輸入端接在取能線圈(3)的輸出端，整流橋的輸出端并聯(lián)有第l、 2濾波電容(Cl、 C2)。
4、 按權(quán)利要求1所述的一種高壓線路感應(yīng)取電裝置，其特征在于取電功率 調(diào)節(jié)電路(5):由前后連接的輸出電壓檢測電路(5.1)和取電功率控制輸出電路(5.2)組成；輸出電壓檢測電路(5. 1)的輸入端連接在整流濾波電路(4)的電壓輸出端； 取電功率控制輸出電路(5.2)的輸出端連接在取能線圈(3)的輸出端。
5、 按權(quán)利要求1所述的一種高壓線路感應(yīng)取電裝置，其特征在于充電穩(wěn)壓 電路(6):包括充電主電路(6. 1)、基準(zhǔn)電壓源電路(6. 2)、誤差比較、放大電路(6. 3) 和隔離電路(6.4);充電主電路(6.1)的輸入端和輸出端分別連接在整流濾波電路(4)的輸出 端電壓VCC上和鋰電池組(7)的正極上；誤差比較、放大電路(6.3)的兩個輸入端分別連接在充電主電路(6.1)的 輸出端和基準(zhǔn)電壓源電路(6. 2)的基準(zhǔn)電壓輸出端，誤差比較、放大電路(6. 3) 的輸出端連接在充電主電路(6.1)的充電控制端；隔離電路6.4由第1、 2二極管(D2、 D3)組成，兩輸入端分別連接在整流 濾波電路(4)的輸出端電壓(VCC)上和鋰電池組(7)的正極輸出端上。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓線路感應(yīng)取電裝置，涉及一種感應(yīng)取電裝置。本實用新型包括高壓輸電線(1)和負(fù)載(8)，設(shè)置有C型鐵芯(2)、取能線圈(3)、整流濾波電路(4)、取電功率調(diào)節(jié)電路(5)和充電穩(wěn)壓電路(6)；高壓輸電線(1)穿過C型鐵芯(2)，在C型鐵芯(2)外包裹有取能線圈(3)，取能線圈(3)、整流濾波電路(4)、取電功率調(diào)節(jié)電路(5)、充電穩(wěn)壓電路(6)和負(fù)載(8)依次連接。本實用新型運(yùn)行穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)；能保證較長時間的不間斷供電；輸出功率大，電壓穩(wěn)定；適用于所有工作在電力系統(tǒng)高壓輸電線路上的用電設(shè)備。
文檔編號H01F38/14GK201185355SQ20082006666
公開日2009年1月21日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者管保安, 管保良 申請人:武漢大學(xué)