一種用于輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的無線充電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的無線充電裝置，屬于電工技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 架空輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的安全和效益，一旦發(fā)生故障就有可 能會帶來巨大的損失。某一條線路絕緣或者高壓電器的運(yùn)行故障往往造成多條線路、多個 變電所失電，甚至引起系統(tǒng)振蕩，造成電網(wǎng)瓦解，引起大面積停電，將給生產(chǎn)和生活帶來巨 大的影響和損失。隨著輸電線路狀態(tài)檢修的不斷推進(jìn)，僅靠周期的人力巡檢已無法滿足全 面獲取輸電線路狀態(tài)信息的需要，輸電線路在線監(jiān)測越來越成為狀態(tài)監(jiān)測的重要信息來 源。
[0003] 因此，迫切需要對輸電線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時或定時的在線監(jiān)測，及時反映電力 設(shè)備運(yùn)行狀況，以便采取預(yù)防措施，避免停電事故發(fā)生。近10多年來，在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展很 快，絕大多數(shù)變電站設(shè)備及發(fā)電機(jī)、電纜、線路絕緣子等都安裝了在線檢測設(shè)備，實時監(jiān)測 系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀況。在線監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的范圍和功能越來越廣，與此同時，設(shè)備也漸趨復(fù) 雜化，對供電要求隨之提高。而在高壓輸電線路中，受地理條件或者絕緣條件的限制，其電 源一般不能直接由低壓端直接供給。傳統(tǒng)的供電方式受地域、負(fù)載能力的限制，已經(jīng)無法滿 足越來越大的負(fù)載需求。目前大多數(shù)輸電線路在線監(jiān)測裝置都采用太陽能或蓄電池供電， 由于現(xiàn)有的電池技術(shù)或產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，易出現(xiàn)需要較大容量電源的裝置不能連續(xù)監(jiān)測， 此外隨著時間推移和環(huán)境變化，電池還會出現(xiàn)快速老化，容易出現(xiàn)電源故障造成監(jiān)測裝置 不可用。因而，迫切需要一個能夠滿足長期運(yùn)行且提供足夠功率的供能方式，以滿足日益增 加的負(fù)載需求。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型提供一種能夠滿足長期運(yùn)行且提供足夠功率的輸電線路在線監(jiān)測設(shè) 備無線充電裝置。
[0005] 本實用新型的輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的無線充電裝置，由三個模塊構(gòu)成，即電源 變換與控制模塊、電池及充放電管理模塊和取能CT線圈切換控制模塊，所述電源變換與控 制模塊包含過流保護(hù)電路、整流濾波電路、鉗位泄流電路、DC/DC降壓電路；所述電池及充 放電管理模塊包含基準(zhǔn)電壓電路II、遲滯比較器II、充電管理電路、放電管理電路、鋰電池 組；取能CT繞組切換控制模塊包含基準(zhǔn)電壓電路I、遲滯比較器I和繼電器驅(qū)動電路。
[0006] 本實用新型實現(xiàn)了取電電源在架空輸電線路電流大范圍變化的情況下始終能夠 安全的工作并能提供穩(wěn)定的功率輸出。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008] 圖2是本實用新型的的能量流向示意圖。
[0009] 圖3是本實用新型的工作流程圖。
[0010] 圖4是鋰電池充放電狀態(tài)隨端電壓變化示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 本發(fā)明公開一種用于輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的無線充電裝置，以下結(jié)合提出的實 施例結(jié)構(gòu)對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0012] 如圖1所示，本實用新型的輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的無線充電裝置，由三個模塊 構(gòu)成，即電源變換與控制模塊、電池及充放電管理模塊和取能CT線圈切換控制模塊，所述 電源變換與控制模塊包含過流保護(hù)電路、整流濾波電路、鉗位泄流電路、DC/DC降壓電路； 所述電池及充放電管理模塊包含基準(zhǔn)電壓電路II、遲滯比較器II、充電管理電路、放電管 理電路、鋰電池組；取能CT繞組切換控制模塊包含基準(zhǔn)電壓電路I、遲滯比較器I和繼電器 驅(qū)動電路。
[0013] 所述鋰電池組由鋰電池 I和鋰電池 II組成。
[0014] 圖2是本實用新型的能量流向示意圖。該裝置通過電流互感器從輸電線路上取 能，取能CT從輸電線路周圍交變磁場中截獲的能量在二次側(cè)的流向可分為三條支路，即電 路板功耗和直接供給負(fù)載支路、鋰電池充電支路和鉗位泄放支路，對應(yīng)支路的電流分別為 I1' I2和 I 3〇
[0015] 由取能CT耦合的能量首先滿足在電路板驅(qū)動和電能變換等模塊的功耗和負(fù)載 (監(jiān)測設(shè)備）需求；其次，若有剩余電能且鋰電池組需要充電，則為鋰電池組充電，完成儲 能；最后，若取能CT從線路耦合電能過剩，則通過泄流支路泄放。
[0016] 本實用新型的工作流程圖如圖3所示。首先，控制電路判斷一次電流是否大于設(shè) 定的上限值，通過繞組b-c的切入來降低取能CT的輸出功率；反之，若線路電流小于設(shè)定的 下限值，則通過切除繞組b-c來提高取能CT的輸出功率。其次，判斷二次電壓是否大于鉗 位電壓，若大于鉗位電壓，控制瀉流電路瀉放多余能量并通過遲滯比較控制鋰電池組充電； 若小于鉗位電壓，取能供能不足，鋰電池組并聯(lián)接入并協(xié)同供電。
[0017] 電源變換與控制模塊以取能CT作為取能前端的供電電源，若取能CT 一次側(cè)出現(xiàn) 短時大電流或過電壓，可能使后級電路板故障或損壞，在電源變換的第一級設(shè)計了以雙向 TVS為核心的過流保護(hù)電路。整流濾波電路中，整流電路采用單相整流橋，即四個二極管構(gòu) 成的全橋整流電路；濾波采用改進(jìn)的π型濾波器（JT型濾波電路中電阻/電容替換為二極 管，目的是在線路低/無電流時防止鋰電池組能量倒流）。鉗位泄流電路由MOS管作鉗位開 關(guān)，以大功率三極管及相應(yīng)的輔助電路作為鉗位泄流主體，限制對后級的輸出電壓不超過 鉗位電壓設(shè)定值。最后，經(jīng)高效率、低功耗的DC/DC降壓芯片轉(zhuǎn)換為在線監(jiān)測設(shè)備要求的電 壓（通常為5V)，實現(xiàn)供能。
[0018] 鉗位泄流電路的優(yōu)點是取能CT從線路耦合能量過剩時，限制對后級輸出電壓升 高和輸出功率增大，避免電壓過高損壞電路板，提高供電電源可靠性；缺點是隨著線路電流 的增加，泄流三極管的功耗會增加，但功耗可通過鋰電池充電和雙繞組切換得以減小。
[0019] 鋰電池充放電管理模塊作用體現(xiàn)在以下三點：
[0020] 1)可解決單一 CT取能供電存在的"取能死區(qū)"問題；
[0021] 2)在線路大電流和低電流間實現(xiàn)電能的存儲和補(bǔ)償，起到提高供電電源可靠性的 作用；
[0022] 3)在充放電管理電路中引入遲滯比較器II，有效減少了鋰電池的充放電次數(shù)，延 長了鋰電池壽命。
[0023] 為確保備用電源能夠有效工作，綜合考慮鋰電池充放電、存儲、以及放電環(huán)境對鋰 電池容量和壽命的影響，在選擇電池容量時，按如下規(guī)則：
【主權(quán)項】
1. 一種用于輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的無線充電裝置，由三個模塊構(gòu)成，即電源變換與 控制模塊、電池及充放電管理模塊和取能CT線圈切換控制模塊，所述電源變換與控制模塊 包含過流保護(hù)電路、整流濾波電路、鉗位泄流電路、DC/DC降壓電路；所述電池及充放電管 理模塊包含基準(zhǔn)電壓電路II、遲滯比較器II、充電管理電路、放電管理電路、鋰電池組；取 能CT繞組切換控制模塊包含基準(zhǔn)電壓電路I、遲滯比較器I和繼電器驅(qū)動電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電裝置，其特征在于，所述電源變換與控制模塊以取 能CT作為取能前端的供電電源，在電源變換的第一級設(shè)計了以雙向TVS為核心的過流保護(hù) 電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電裝置，其特征在于，所述電源變換與控制模塊的整 流濾波電路中，整流電路采用單相整流橋；濾波電路采用改進(jìn)的型濾波器，即型濾波 電路中電阻/電容替換為二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電裝置，其特征在于，所述電源變換與控制模塊中鉗 位泄流電路，由MOS管作鉗位開關(guān)，以大功率三極管及相應(yīng)的輔助電路作為鉗位泄流主體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電裝置，其特征在于，所述鋰電池組由鋰電池I和鋰電 池II組成。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的無線充電裝置，屬于電工技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型由三個模塊構(gòu)成，即電源變換與控制模塊、電池及充放電管理模塊和取能CT線圈切換控制模塊。電源變換與控制模塊包含過流保護(hù)電路、整流濾波電路、鉗位泄流電路、DC/DC降壓電路；電池及充放電管理模塊包含基準(zhǔn)電壓電路II、遲滯比較器II、充/放電管理電路、鋰電池組；取能CT繞組切換控制模塊主要包含基準(zhǔn)電壓電路I、遲滯比較器I和繼電器驅(qū)動電路。本實用新型實現(xiàn)了取電電源在架空輸電線路電流大范圍變化的情況下始終能夠安全的工作并能提供穩(wěn)定的功率輸出。
【IPC分類】H02J7-02
【公開號】CN204481544
【申請?zhí)枴緾N201520204741
【發(fā)明人】武國亮, 羅永勤, 唐保國
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月7日