本實用新型涉及一種取電裝置，具體是一種基于交流架空輸電線路絕緣地線的取電裝置。

背景技術(shù)：

輸電線路大多處于人員難以到達(dá)的區(qū)域，輸電線路的運行維護極為困難。要了解線路的實時運行狀態(tài)，傳統(tǒng)的人工巡檢模式不能滿足輸電線路安全運行的要求，越來越多的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)投入到輸電線路上。輸電線路的運行環(huán)境復(fù)雜，輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的供電一直是個難題，無法有效解決。隨著輸電線路電壓等級的提高，輸電線路鐵塔的高度越來越高，輸電線路鐵塔上安裝的航空障礙燈也越來越多。輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)和航空障礙燈的傳統(tǒng)供電方式是采用光伏板為蓄電池充電，從而為輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)和航空障礙燈提供工作電源。滿足要求的光伏板表面積大，迎風(fēng)面積較大，施工安裝不變，運行過程中安全系數(shù)低。其還受制于天氣的影響，發(fā)電效率低下。由于光伏板不能實現(xiàn)全天候工作，需配備大容量蓄電池，增加了鐵塔重量，為線路安全運行帶來隱患。另外，由于光伏板長期暴露于自然環(huán)境下，粉塵、鳥糞等物質(zhì)堆積于光伏板表面，無人維護，也會使光伏板快速失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的基于交流架空輸電線路絕緣地線的取電裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種基于交流架空輸電線路絕緣地線的取電裝置，包括隔離模塊、監(jiān)控信號處理模塊、DC-DC變換模塊、隔離反饋模塊和PWM控制模塊，其特征在于，交流輸入進入整流濾波模塊A后分別傳輸給輸入電壓檢測模塊和DC-DC功率變換模塊，DC-DC功率變換模塊還分別連接整流濾波模塊B和PWM控制模塊，PWM控制模塊還連接隔離反饋模塊，隔離反饋模塊還連接輸出采樣模塊，輸出采樣模塊還分別連接整流濾波模塊B和充電控制模塊，輸入電壓檢測模塊的信號輸出端連接隔離模塊，隔離模塊還連接監(jiān)控信號處理模塊，監(jiān)控信號處理模塊還分別連接DC-DC變換模塊和充電控制模塊。

作為本實用新型的優(yōu)選方案：所述監(jiān)控信號處理模塊包括GSM模塊和RS485通訊模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：1、只要線路在正常運行即可為在線監(jiān)測設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的工作電源，確保狀態(tài)檢修的實時性。2、只要線路在正常運行，即可為航空障礙燈提供穩(wěn)定可靠的工作電源，確保線路及航空安全。3、能夠應(yīng)對極端氣候?qū)υ诰€監(jiān)測和航空障礙燈的供電保證。4、大幅度減少蓄電池的容量及延長蓄電池使用壽命，保護環(huán)境。

附圖說明

圖1為本實用新型的的整體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型的系統(tǒng)工作示意圖；

圖3為取電裝置原理圖；

圖4為電磁感應(yīng)示意圖；

圖5為防雷設(shè)計的工作示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-5，一種基于交流架空輸電線路絕緣地線的取電裝置，包括隔離模塊、監(jiān)控信號處理模塊、DC-DC變換模塊、隔離反饋模塊和PWM控制模塊，交流輸入進入整流濾波模塊A后分別傳輸給輸入電壓檢測模塊和DC-DC功率變換模塊，DC-DC功率變換模塊還分別連接整流濾波模塊B和PWM控制模塊，PWM控制模塊還連接隔離反鎖模塊，隔離反饋模塊還連接輸出采樣模塊，輸出采樣模塊還分別連接整流濾波模塊B和充電控制模塊，輸入電壓檢測模塊的信號輸出端連接隔離模塊，隔離模塊還連接監(jiān)控信號處理模塊，監(jiān)控信號處理模塊還分別連接DC-DC變換模塊和充電控制模塊。

監(jiān)控信號處理模塊包括GSM模塊和RS485通訊模塊。

本實用新型的工作原理是：本實用新型涉及一種供電裝置，從架空輸電線路絕緣地線抽取電能，為輸電線路在線監(jiān)測裝置及航空障礙燈提供穩(wěn)定可靠的工作電源。其主要工作原理如下：

1、交流輸電線路在進行電能傳輸時，會產(chǎn)生電磁感應(yīng)，如圖4所示。由于兩個地線之間存在相位差，因此，在兩根地線間會形成線間環(huán)流。這部分線間環(huán)流是輸電線路運行中產(chǎn)生的正常損耗。如對這部分損耗進行抽取利用即可解決輸電線路上的小容量用電設(shè)備的供電問題。

2、針對擁有雙地線的交流架空輸電線路，線路在2～8kM絕緣段內(nèi)，普通地線進行絕緣處理，OPGW不做改動。電源裝置位于一基鐵塔上，一個輸入端與絕緣地線進行電氣連接，另一輸入端連接到鐵塔上。絕緣段的另一端，普通地線和OPGW均與鐵塔直接連接。如圖3所示。絕緣地線上的感應(yīng)電流的原理如圖4所示。

3、由于本取電裝置與絕緣地線直接進行電氣連接，遭受雷擊概率較大。必須進行充分的防雷考慮。本裝置采用了退耦線圈、退耦器和兩級電源防雷器組合設(shè)計。當(dāng)雷電擊中絕緣地線時，本裝置的輸入電壓快速上升，在雷電先導(dǎo)階段，本裝置的退耦線圈會施加反向電動勢，將地線絕緣子的放電間隙擊穿，泄放掉70%左右的雷電流。剩余的雷電流在流經(jīng)退耦器時，將會擊穿電源防雷器A，泄放掉剩余的雷電流，如雷電流過大，則通過電源防雷器B進行剩余的全部雷電流泄放。此時，雷電流已全部通過鐵塔接地泄放，而不會流入本裝置AC-DC變換部分造成本裝置及負(fù)載的燒毀。該部分設(shè)計如圖5所示。

4、考慮到本裝置大多運行于人員難以到達(dá)的區(qū)域，工作人員需要遠(yuǎn)程監(jiān)測本裝置的運行狀態(tài)。本裝置通過2G方式被動監(jiān)測產(chǎn)品運行狀態(tài)。通過GSM短信形式可查詢本裝置運行狀態(tài)。同時考慮到降低用戶運行費用，本裝置只有在工作異常時才會發(fā)出告警信息。

5、本裝置采用模塊化設(shè)計，監(jiān)測單元獨立運行于電源之外，各部分檢測信號經(jīng)采樣、隔離后傳輸給監(jiān)測信號處理單元，監(jiān)測信號處理單元經(jīng)過軟件計算后可通過GSM傳輸單元進行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和RS485本地通信單元進行本地數(shù)據(jù)傳輸。由于監(jiān)測單元不對電源進行任何反向數(shù)據(jù)傳輸，因此當(dāng)監(jiān)測單元發(fā)生故障時，電源模塊仍能維持正常輸出，保持設(shè)備供電。

6、由于本裝置的能量輸入來源于輸電線路運行時的感應(yīng)，感應(yīng)電壓與輸電線路的輸送電流成正比關(guān)系，而輸電線路輸送電流變換較大，因此本裝置的輸入電壓參數(shù)變化大，而要維持穩(wěn)定的輸出電壓，本裝置采取PWM控制法來進行電路設(shè)計。本裝置的AC-DC設(shè)計原理是首先將交流電進行初級整流濾波轉(zhuǎn)換成直流電，然后經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換為易處理12V直流。然后進行二次整流、濾波，消除高次諧波及紋波影響，得到穩(wěn)定的12V直流輸出。經(jīng)過對輸出信號采樣后反饋給PWM控制器，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓，從而減少輸出電壓隨負(fù)載的變換而波動。原理框圖如圖1所示。

7、本裝置設(shè)置了電源運行參數(shù)的監(jiān)測單元，獨立于電源主板之外。監(jiān)測單元將采集到的裝置運行參數(shù)經(jīng)過單片機運算后轉(zhuǎn)換為TTL信號，經(jīng)RS485某塊進行本地數(shù)據(jù)傳輸，同時也可經(jīng)過GSM模塊進行遠(yuǎn)程的短信數(shù)據(jù)傳輸。由于各模塊均獨立設(shè)計，在監(jiān)測單元發(fā)生故障時并不影響單元模塊的工作，可大大降低本裝置的故障率。

8、由于本裝置可采用短信傳輸數(shù)據(jù)，為保證電力系統(tǒng)的安全，仿制信息泄露。本裝置采取密碼讀取參數(shù)形式。在接受短信指令前必須通過密碼驗證方可返回數(shù)據(jù)指令，避免信息泄露。