本發(fā)明涉及一種在線監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)電源。

背景技術(shù)：

輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)供電方式很多，監(jiān)測系統(tǒng)中的遠(yuǎn)傳信號中繼裝置可以安裝在桿塔底部或周圍比較低矮的位置，所以一般都會采用太陽能供電，可以選用相對較大的電池板和容量較大的蓄電池組。但是對于懸掛在高壓輸電線上的監(jiān)測設(shè)備的傳感器的供電，較大功率的太陽能板體積過大且受天氣影響；單獨(dú)蓄電池不能提供足夠的功率；激光供能易受地理?xiàng)l件限制，設(shè)備復(fù)雜導(dǎo)致成本過高且功率和效率都很低；電壓互感器對絕緣的要求比較高，易受周圍電磁環(huán)境影響；微波和超聲波供電雖然已經(jīng)取得一定進(jìn)展，且功率也較高，但仍不成熟，需進(jìn)一步深入研究，目前在軍事領(lǐng)域已經(jīng)得到了應(yīng)用。

電流互感器（TA）取電在電力行業(yè)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但大部分都用在功率很小的監(jiān)測設(shè)備中，如故障定位系統(tǒng)中TA用2組線圈分別進(jìn)行電流采樣和取能，功率只有幾十毫瓦，但配以電池，足以提供相應(yīng)能量。但這種供能方式存在取電死區(qū)，在母線電流很小時(shí)，如僅有幾安培到十幾安培時(shí)，根本不足以提供用電設(shè)備所需能量；且一年的不同季節(jié)，一天的不同時(shí)段，母線的負(fù)荷電流變化很大，母線電流波動(dòng)造成二次側(cè)取電十分不穩(wěn)定，一次電流過大或過小都會對電源的穩(wěn)定輸出產(chǎn)生很大的影響。

利用2個(gè)電池輪流供電的方式增加電池壽命，并提高電源的可靠性和穩(wěn)定性，但超級電容已可部分替代電池的功能，并在充放電次數(shù)和使用壽命上優(yōu)于電池。此外，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳裝置時(shí)，超級電容的瞬時(shí)大功率放電特性可很好地滿足發(fā)送數(shù)據(jù)瞬間的大功率需求，而不會引起大幅壓降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服母線負(fù)載端電壓變化、電流不穩(wěn)定的難題，本發(fā)明提出一種輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)電源。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：通過超級電容過渡輸出的方式來減小電流死區(qū)和穩(wěn)定輸出；二次側(cè)過電壓保護(hù)儲存利用多余能量來防止一次電流過大對二次側(cè)輸出穩(wěn)定造成影響。

輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)電源包括電流互感器、過壓保護(hù)、超級電容充電控制和電源管理四個(gè)部分。

所述電流互感器采用開合式，卡在輸電線上，利用輸電線上的電流變化引起周圍磁場的變化，完成通過電磁感應(yīng)從輸電線取電的過程。

所述過壓保護(hù)包括充電芯片、繼電器以及其它元件，根據(jù)前端電壓信號進(jìn)行過壓保護(hù)。

所述超級電容充電控制為盡量減小母線電流死區(qū)，使用雙電容，通過對兩個(gè)電容的控制，間接控制超級電容的充電與放電。

所述電源管理由鋰電池充放電控制和負(fù)載電源選擇兩個(gè)部分組成。

本發(fā)明的有益效果是：系統(tǒng)使用電流互感器取電，利用超級電容的大容量儲能和快速充放電特性，經(jīng)儲能超級電容和放電超級電容輸出給監(jiān)測系統(tǒng)供電。電源根據(jù)負(fù)載端電壓變化，通過控制儲能電容與放電電容的通斷，利用儲能電容為放電電容充電，最后通過放電電容對外供電。針對母線電流不穩(wěn)定，過壓保護(hù)部分特別設(shè)計(jì)了能量再利用電路。

附圖說明

圖1 電源結(jié)構(gòu)。

圖2 過壓保護(hù)。

圖3 超級電容充電控制。

圖4 電源管理。

具體實(shí)施方案

電流互感器采用開合式，卡在輸電線上，輸電線上的電流變化引起周圍磁場的變化，電能變?yōu)榇拍?，引起互感器上穿過線圈的磁場變化，在線圈兩端感應(yīng)出感應(yīng)電動(dòng)勢，此時(shí)磁能又轉(zhuǎn)化為電能，從而完成通過電磁感應(yīng)從輸電線取電的過程。此時(shí)取出的電能為不穩(wěn)定的交流，經(jīng)過外部整流濾波后變成直流輸出。

圖1中，電源結(jié)構(gòu)包括取電互感器、沖擊保護(hù)、整流濾波、穩(wěn)壓、超級電容、鋰電池及控制部分。其中沖擊保護(hù)采用1個(gè)瞬態(tài)抑制二極管（TVS），其穩(wěn)壓值略大于后端穩(wěn)壓芯片最大允許輸入值；整流采用常用的橋式整流；濾波也為常用 型LC濾波；超級電容1儲存能量用來為超級電容2充電，作為儲能電容使用；超級電容2給負(fù)載供電，作為放電電容使用。

圖2中，電阻R1、R2、R3為均壓電阻，前端電壓被均分在3 個(gè)電阻上，設(shè)繼電器動(dòng)作電壓為 ，穩(wěn)壓芯片最大、最小輸入電壓分別為 、 。當(dāng)R3兩端的電壓小于繼電器的動(dòng)作電壓時(shí)，繼電器選通“1”端，濾波后全部電壓加到穩(wěn)壓芯片兩端，全部功率提供給負(fù)載；當(dāng)R3的電壓大于繼電器動(dòng)作電壓時(shí)，繼電器選通“2”端，R1被切除，R2和R3電壓接入穩(wěn)壓芯片輸入端，供給負(fù)載；R1電壓接入鋰電池充電芯片輸入端，為電池充電提供能量。

圖3中，對超級電容充電進(jìn)行控制時(shí)，對C1充電作為緩沖，然后以斷續(xù)的形式供給C2，再輸出給等效負(fù)載RL，則負(fù)載電壓可在合理范圍內(nèi)波動(dòng)，從而減小電流死區(qū)，在輸出功率稍不足時(shí)可使電器正常工作。當(dāng)RL兩端電壓高于D1動(dòng)作電壓下限時(shí)，D1輸出高電平，VT1斷開，TA 為C1充電；當(dāng)RL兩端電壓低于電壓下限時(shí)，D1輸出低電平，VT1導(dǎo)通，TA 為C1充電的同時(shí)，C1為C2充電。

圖4中，進(jìn)行電源管理時(shí)，D1、D2為單電源遲滯比較器，其中D1反相使用，采用LVT339 加以簡單的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)；D3為一般比較器；VT1、VT2、VT3、VT4為MOSFET管，作為選擇開關(guān)使用；二極管VD1用來防止超級電容C2中的電流回流進(jìn)超級電容C1和鋰電池，造成電路無法正常工作；電源選擇及TA 保護(hù)功能由VT2、VT3、VT4和D2實(shí)現(xiàn)。VT2、VT3采用背靠背連接來實(shí)現(xiàn)選擇TA 或鋰電池對負(fù)載供電。在保證RL正常工作時(shí)，使比較器D2的動(dòng)作下限低于4.8 V，同時(shí)使比較器D3先于D2動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)TA 出現(xiàn)功率不足時(shí)先暫停鋰電池充電，如果負(fù)載電壓繼續(xù)下降到D2動(dòng)作下限值，即表明只帶RL時(shí)TA 輸出功率仍然不足，可判定TA 無法維持RL正常工作，D2動(dòng)作輸出低電平，VT3導(dǎo)通，VT2關(guān)閉，RL由鋰電池進(jìn)行供電。在TA 輸出功率充足的情況下，D2輸出高電平，VT2導(dǎo)通，VT3關(guān)閉，此時(shí)TA 為RL供電。VT4動(dòng)作由D2控制，由于TA 二次側(cè)不能開路，否則會出現(xiàn)大電壓對TA 本身和電路造成損壞，所以設(shè)計(jì)中加入了保護(hù)電阻 。當(dāng)RL選擇鋰電池供電時(shí)，D2輸出低電平，VT4導(dǎo)通，將 接入超級電容C1兩端作為RL的等效負(fù)載，其電阻值可根據(jù)實(shí)際正常使用負(fù)載大小情況進(jìn)行配置。