專利名稱：高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變電站及輸配電線路在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種變電站及輸配 電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)用高壓側(cè)互感取能裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于變電站、輸配電線路的狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，高壓側(cè)電子設(shè)備的電源供給問(wèn) 題成為阻礙該技術(shù)發(fā)展的一大障礙。目前應(yīng)用較多的高壓側(cè)供電方式主要包括電池供電、 電容分壓取電與激光取電，以及太陽(yáng)能供電等。對(duì)于電池供電，簡(jiǎn)單但明顯缺點(diǎn)的就是長(zhǎng)時(shí) 間的使用要更換電池；而對(duì)于太陽(yáng)能供電來(lái)說(shuō)，由于目前的太陽(yáng)能技術(shù)還有待于進(jìn)一步提 高其轉(zhuǎn)換效率，特別是在長(zhǎng)時(shí)間的陰雨天氣，其續(xù)航能力得不到保障；對(duì)于激光取電、電容 分壓取電等方法也存在著某些不足。例如國(guó)外ABB公司以及國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)的產(chǎn)品均采用激光 送能方案，此類方案實(shí)施中存在的缺點(diǎn)是激光源的壽命周期短，僅8000 10000小時(shí)；激 光源的價(jià)格昂貴；現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)難度大等等。目前的應(yīng)用與分析結(jié)果表明，線路電流感應(yīng)取能供電是一種最有前景的供電方 式。線路電流感應(yīng)取能供電的能量來(lái)自高壓線路，取能是通過(guò)一個(gè)繞有線圈并穿套于高壓 線路的磁環(huán)來(lái)完成的。目前，該供電方式亟需解決的問(wèn)題包括1)在線路電流的寬范圍變 化情況下，提供穩(wěn)定的輸出；2)長(zhǎng)期的低熱耗穩(wěn)定運(yùn)行。中國(guó)專利200810212134. 4 “高壓 感應(yīng)取能電源和從高壓線獲取電源以進(jìn)行供電的方法”中，采用補(bǔ)償單元的方式來(lái)解決上 述問(wèn)題，從高壓線感應(yīng)不同于第一電動(dòng)勢(shì)的第二電動(dòng)勢(shì)，并通過(guò)第二電動(dòng)勢(shì)反向補(bǔ)償?shù)谝?電動(dòng)勢(shì)的一部分，以使最終輸出的電壓平穩(wěn)，但是該方法的缺點(diǎn)是得到的直流電源的精度 和準(zhǔn)確度較低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種從輸電線路高壓側(cè)互 感取能的裝置，引入了控制單元電路，利用電阻的分壓關(guān)系來(lái)影響高壓輸電線路的等級(jí)，采 用MOS管來(lái)提高精度和準(zhǔn)確度，使得該裝置在很寬的輸電電流條件下，為輸電線路監(jiān)測(cè)設(shè) 備提供安全、穩(wěn)定、高精度、高準(zhǔn)確度的直流電源。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其包括取能單 元、沖擊保護(hù)電路、濾波整流電路、充電管理電路和穩(wěn)壓電路；其特征在于還包括控制單 元電路，取能單元包括鐵芯和取能線圈，高壓輸電線路穿過(guò)鐵芯，在鐵芯外包裹有取能線 圈；取能單元、沖擊保護(hù)電路、濾波整流電路、控制單元電路依次連接；再通過(guò)二極管分兩 路并行，一路通過(guò)充電管理電路，另一路通過(guò)穩(wěn)壓電路，最終為負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出功率。如上所述的高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其特征在于控制單元電路由基 準(zhǔn)電壓電路、滯回比較電路、MOS管、大功率電阻依次連接構(gòu)成，該電路在大電流的情況下進(jìn) 行能量的轉(zhuǎn)換和平衡，進(jìn)而在很寬范圍輸電電流條件下，為輸電線路監(jiān)測(cè)設(shè)備提供安全、穩(wěn) 定、高精度的直流電源。[0007]如上所述的高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其特征在于沖擊保護(hù)電路由雙 向的氣體放電管、雙向的瞬態(tài)抑制二極管、壓敏電阻構(gòu)成，并聯(lián)在取能線圈的輸出端的兩 端，主要用來(lái)保護(hù)后續(xù)電路的可靠性。如上所述的高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其特征在于充電管理電路由寬 輸入范圍的DC/DC降壓轉(zhuǎn)換模塊、鋰電池充電管理模塊、DC/DC升壓模塊構(gòu)成，DC/DC降壓轉(zhuǎn) 換模塊和DC/DC升壓模塊分別與鋰電池充電管理模塊連接，該電路可以給鋰電池提供充足 的能量。如上所述的高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其特征在于鐵芯是采用帶有 Imm左右的氣隙，且氣隙間填上相應(yīng)厚度絕緣材料，達(dá)到延遲鐵芯達(dá)到磁飽和的狀態(tài)，從而 可以減弱尖峰脈沖的產(chǎn)生。本實(shí)用新型采用一定匝數(shù)的穿心式帶間隙線圈，在小電流的情況下獲取足夠的能 量，在大電流的情況下通過(guò)由比較器、MOS管、大功率電阻組成的高速控制單元進(jìn)行能量的 轉(zhuǎn)換和平衡，進(jìn)而在很寬范圍輸電電流條件下，為輸電線路監(jiān)測(cè)設(shè)備提供安全、穩(wěn)定、高精 度、高準(zhǔn)確度的直流電源。

圖1本實(shí)用新型實(shí)施例總體原理框圖。圖2本實(shí)用新型實(shí)施例取能、保護(hù)、濾波單元的電路圖。圖3本實(shí)用新型實(shí)施例控制單元電路的電路原理圖。圖4本實(shí)用新型實(shí)施例穩(wěn)壓電路的電路原理圖。圖5本實(shí)用新型實(shí)施例充電管理電路的電路原理圖。圖6本實(shí)用新型實(shí)施例升壓電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作更詳細(xì)的說(shuō)明。本實(shí)用新型的是由取能單元(主要是有帶氣隙的鐵芯(U型或0型)和線圈組成)、 沖擊保護(hù)電路、濾波整流電路、控制單元電路、穩(wěn)壓電路、充電管理電路和負(fù)載組成。其具體 的電路連接主要是要處理好控制、穩(wěn)壓、鋰電池充電管理電路的協(xié)調(diào)關(guān)系。本實(shí)用新型的前置部分，將繞有漆包線的(即組成的線圈)鐵芯套在高壓輸電線 路上，使得在線圈的兩端獲得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在線圈出線兩端同時(shí)并聯(lián)一個(gè)雙向的氣體放電 管、雙向的瞬態(tài)抑制二級(jí)管(TVS)D和一個(gè)可調(diào)壓敏電阻R來(lái)組成本裝置的沖擊保護(hù)電路 來(lái)保護(hù)后續(xù)電路的可靠性。后面是濾波整流電路，是由四個(gè)肖特基二級(jí)管(我們采用的 MBR20100CT)組成全波整流，然后通過(guò)C1、C2來(lái)濾波，這樣輸出來(lái)的電壓VCC是范圍比較寬 的電源，我們要通過(guò)后續(xù)的電路進(jìn)行處理。本實(shí)用新型的核心部分之一是控制單元電路，采用的是用MOS管Q1、電壓比較器 LM393和大功率電阻R7來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電壓比較器用的是普通的LM393，該芯片的供電 電源是由圖4或圖6所提供的VCC5. 0供給；其中一個(gè)輸入級(jí)是由TL431組成的基準(zhǔn)電壓提 供，電阻R2、R3構(gòu)成分壓關(guān)系并提供到比較器的另一個(gè)輸入端，它的比例關(guān)系將影響到本 裝置用到高壓輸電線路的等級(jí)，而R4、R5是影響遲滯比較的窗口電壓的大小。最后通過(guò)兩
4個(gè)二極管(Dl、D2)來(lái)分兩路提供給后續(xù)電路，其中通過(guò)Dl管和后續(xù)的圖4電路進(jìn)行連接， 而通過(guò)D2和后續(xù)的圖5電路進(jìn)行連接。本實(shí)用新型的穩(wěn)壓電路，亦即是DC/DC變換電路。將采用寬輸入范圍的轉(zhuǎn)換芯片 (如LM2576-5. 0)，通過(guò)R1、R2來(lái)調(diào)整最終的輸出電壓，其中的R3端連接的是圖6中的SHDN 端來(lái)實(shí)現(xiàn)互感取能供電和鋰電池單獨(dú)供電的無(wú)縫切換，最后通過(guò)Dl肖特基二級(jí)管實(shí)現(xiàn)互 感取能的電源輸出。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)鋰電池充電管理電路，先用一個(gè)DC/DC的轉(zhuǎn)換芯片(LM2576-12) 來(lái)實(shí)現(xiàn)12V的輸出電壓來(lái)提供給其隨后的鋰電池充電管理芯片(LTC4002-4. 2)，針對(duì)鋰電 池的特性，我們采用的雙節(jié)鋰電池的并聯(lián)充電(電壓是4. 2V)，使其效果更佳，通過(guò)提供足 夠的能量。本實(shí)用新型的升壓電路部分，由于鋰電池提供的是非標(biāo)準(zhǔn)的電源，將通過(guò)DC/DC 轉(zhuǎn)換的芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)其5V或12V的電源，其中的Li-Battery是圖5的充電管理單元的鋰電 池端，最后通過(guò)D2肖特基二級(jí)管來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰電池的電源通路并且和圖4中的輸出的電源進(jìn)行 匯合并供給負(fù)載，最終實(shí)現(xiàn)本裝置取能的目的。
權(quán)利要求高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其包括取能單元、沖擊保護(hù)電路、濾波整流電路、充電管理電路和穩(wěn)壓電路；其特征在于還包括控制單元電路，取能單元包括鐵芯和取能線圈，高壓輸電線路穿過(guò)鐵芯，在鐵芯外包裹有取能線圈；取能單元、沖擊保護(hù)電路、濾波整流電路、控制單元電路依次連接；再通過(guò)二極管分兩路并行，一路通過(guò)充電管理電路，另一路通過(guò)穩(wěn)壓電路，最終為負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出功率。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其特征在于控制單元電 路由基準(zhǔn)電壓電路、滯回比較電路、MOS管、大功率電阻依次連接構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其特征在于沖擊保護(hù)電 路由雙向的氣體放電管、雙向的瞬態(tài)抑制二極管、壓敏電阻構(gòu)成，并聯(lián)在取能線圈的輸出端 的兩端。
4.如權(quán)利要求1所述的高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其特征在于充電管理電 路由寬輸入范圍的DC/DC降壓轉(zhuǎn)換模塊、鋰電池充電管理模塊、DC/DC升壓模塊構(gòu)成，DC/DC 降壓轉(zhuǎn)換模塊和DC/DC升壓模塊分別與鋰電池充電管理模塊連接。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其特征在于鐵芯是采用 帶有Imm左右的氣隙，且氣隙間填上相應(yīng)厚度絕緣材料。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高壓輸電線路高壓側(cè)互感取能裝置，其包括取能單元、沖擊保護(hù)電路、濾波整流電路、控制單元電路、充電管理電路和穩(wěn)壓電路；該發(fā)明采用一定匝數(shù)的穿心式帶間隙線圈，在小電流的情況下獲取足夠的能量，在大電流的情況下通過(guò)由比較器、MOS管、大功率電阻組成的高速控制單元進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和平衡，進(jìn)而在很寬范圍輸電電流條件下，為輸電線路監(jiān)測(cè)設(shè)備提供安全、穩(wěn)定、高精度的直流電源。
文檔編號(hào)H01F38/20GK201774324SQ20102023960
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者俞坤師, 柳德偉 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司;國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院