專利名稱:高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉屬于高壓側(cè)有源電氣設(shè)備供能【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置。是由線圈纏繞在鐵芯上，線圈與沖擊保護(hù)電路，高頻濾波電路，整流電路，能量泄放單元，過電壓保護(hù)電路，濾波電路，電壓檢測(cè)電路，穩(wěn)壓電路，超級(jí)電容器組，參考源及升壓控制電路，上述部件高集成于印制電路板上并依次進(jìn)行連接；其中整流電路、升壓控制電路和參考源的輸出端分別連接電壓檢測(cè)電路；電壓檢測(cè)電路的輸出端連接能量泄放單元和穩(wěn)壓電路。由于采用感應(yīng)取電方式，可以為高壓線路在線監(jiān)測(cè)裝置提供更小巧簡(jiǎn)單、更低成本的電源供電方案，具有適應(yīng)各種惡劣天氣、全天候穩(wěn)定可靠供電、長(zhǎng)期免維護(hù)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉屬于高壓側(cè)有源電氣設(shè)備供能【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高，高壓輸電線路的安全與穩(wěn)定就顯得越發(fā)重要，因此需要實(shí)現(xiàn)高壓輸電線路的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證高壓輸電線路的正常安全穩(wěn)定運(yùn)行，這也是目前智能電網(wǎng)發(fā)展的迫切要求。
[0003]隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，工作在高壓輸電線路上的電氣設(shè)備越來越多，如電力線路在線監(jiān)測(cè)裝置、線路舞動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置、高壓線路結(jié)冰在線監(jiān)測(cè)等，由于大多數(shù)輸電線路地處偏遠(yuǎn)，難以解決這些在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源供給問題，所以這些設(shè)備的供電通常采用太陽(yáng)能供電的方式。然而太陽(yáng)能供電又容易受到能量轉(zhuǎn)換效率、天氣及成本等因素限制，使得太陽(yáng)能供電的設(shè)備無法充分滿足全天候和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行等方面的要求，不得不加入笨重的蓄電池以存儲(chǔ)電能。但由于蓄電池本身存在使用壽命問題，大大增加了設(shè)備的維護(hù)成本，這也是高壓輸電線路上難以普及在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的主要原因。
[0004]近年來，高壓輸電線路感應(yīng)取電裝置的出現(xiàn)克服了太陽(yáng)能供電的不足之處，其利用高壓輸電線路周圍感應(yīng)的電磁能量獲取電能，將輸電導(dǎo)線周圍的電磁能量轉(zhuǎn)化為電能，為安裝在附近的電氣設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。但現(xiàn)有的取電裝置也有缺點(diǎn)，在高壓輸電線路中可能由于電力線路上的電流不穩(wěn)定造成取電裝置取得的電流太小使整個(gè)取電裝置供電不穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置。其目的是解決現(xiàn)有工作在高壓輸電線路上電氣設(shè)備的電源供給以及供電不穩(wěn)定的冋題。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，是由線圈纏繞在鐵芯上，線圈與沖擊保護(hù)電路，高頻濾波電路，整流電路，能量泄放單元，過電壓保護(hù)電路，濾波電路，電壓檢測(cè)電路，穩(wěn)壓電路，超級(jí)電容器組，參考源及升壓控制電路，上述部件高集成于印制電路板上并依次進(jìn)行連接;
[0008]其中整流電路、升壓控制電路和參考源的輸出端分別連接電壓檢測(cè)電路；電壓檢測(cè)電路的輸出端連接能量泄放單元和穩(wěn)壓電路。
[0009]所述的鐵芯為帶有開口的環(huán)狀鐵芯；所述的線圈2采用初、次級(jí)線圈匝數(shù)比為1:200的匝比關(guān)系，雙向繞制而成。
[0010]所述的沖擊保護(hù)電路采用壓敏電阻:14D390K以及瞬態(tài)抑制二極管:5KP43CA ;所述的整流電路的變換電路采用全橋變換電路:KBP206，芯片反向擊穿電壓可達(dá)600伏，瞬時(shí)通過浪涌電流高達(dá)5安。
[0011]整流電路后端的能量泄放單元包括場(chǎng)效晶體管和功率電阻。
[0012]整流電路后端的場(chǎng)效晶體管采用MOSFET:1RF540N。
[0013]所述的后端的過電壓保護(hù)電路采用瞬態(tài)抑制二極管:1.5KE51CA。
[0014]所述的電壓檢測(cè)電路采用雙路運(yùn)算放大器芯片:LM258，構(gòu)成電壓檢測(cè)電路，輸出能量泄放單元和后端穩(wěn)壓模塊的使能信號(hào)。
[0015]所述的穩(wěn)壓電路采用3A降壓電壓穩(wěn)壓器:LM2576 ;芯片輸出連接超級(jí)電容器組；所述的超級(jí)電容器組的型號(hào)選用10F/2.7V，三組串聯(lián)，并聯(lián)于穩(wěn)壓電路，支持穩(wěn)壓電路電源穩(wěn)定、高功率輸出。
[0016]所述的升壓控制電路采用DC/DC升降壓變換器:MC34063 ;參考源采用微功耗電壓基準(zhǔn)二極管:LM285-2.5
[0017]所述的鐵芯和線圈通過電磁感應(yīng)原理從輸電線路感應(yīng)取得電能連接到?jīng)_擊保護(hù)電路，抑制線路浪涌脈沖，再通過高頻濾波電路濾除掉對(duì)取能裝置無益的高頻諧波成分，取得純凈交流電源，交流電再通過整流電路進(jìn)行全橋變換，與濾波電路配合輸出直流電；后端的過電壓保護(hù)電路與能量泄放單元配合確保直流電輸出不會(huì)超出安全范圍保護(hù)后端電路，其中能量泄放單元由電壓檢測(cè)電路進(jìn)行控制；電壓檢測(cè)電路是交直變換和穩(wěn)壓電源輸出的樞紐，交直變換主要包括:鐵芯、線圈、沖擊保護(hù)電路、高頻濾波電路、整流電路和濾波電路；穩(wěn)壓電源輸出主要包括:穩(wěn)壓電路和超級(jí)電容器組；參考源和升壓控制電路)連接電壓檢測(cè)電路提供參考電壓和一路升壓電源；最終穩(wěn)壓電路和超級(jí)電容器組并聯(lián)輸出穩(wěn)定、高功率電源。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是:由于采用感應(yīng)取電方式，可以為高壓線路在線監(jiān)測(cè)裝置提供更小巧簡(jiǎn)單、更低成本的電源供電方案，具有適應(yīng)各種惡劣天氣、全天候穩(wěn)定可靠供電、長(zhǎng)期免維護(hù)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

【附圖說明】

[0020]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:鐵芯1，線圈2，沖擊保護(hù)電路3，高頻濾波電路4，整流電路5，能量泄放單元6，過電壓保護(hù)電路7，濾波電路8，電壓檢測(cè)電路9，穩(wěn)壓電路10，超級(jí)電容器組11，參考源12，升壓控制電路13。

【具體實(shí)施方式】
[0022]本實(shí)用新型是一種高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，是由線圈2纏繞在鐵芯I上，線圈2與沖擊保護(hù)電路3，高頻濾波電路4，整流電路5，能量泄放單元6，過電壓保護(hù)電路7，濾波電路8，電壓檢測(cè)電路9，穩(wěn)壓電路10，超級(jí)電容器組11，參考源12及升壓控制電路13，上述部件高集成于印制電路板上并依次進(jìn)行連接。其中整流電路5、升壓控制電路13和參考源12的輸出端分別連接電壓檢測(cè)電路9 ;電壓檢測(cè)電路9的輸出端連接能量泄放單元6和穩(wěn)壓電路10。
[0023]所述的鐵芯I為帶有開口的環(huán)狀鐵芯，鐵芯I選用鐵鎳合金，具有較高的磁導(dǎo)率、電阻率，使用環(huán)狀開口的鐵芯一方面便于安裝，另一方面也提升了飽和電流。纏繞在鐵芯I的線圈2采用初、次級(jí)線圈匝數(shù)比為1:200的匝比關(guān)系，雙向繞制而成，可以抑制外界干擾磁場(chǎng)，提升轉(zhuǎn)換功率。
[0024]正常工作時(shí)，鐵芯I和線圈2將輸電線路周圍磁場(chǎng)的電磁能量捕獲，并轉(zhuǎn)化成與輸電線路同頻的交流電流，通過高頻濾波4之后濾除掉對(duì)取能裝置無益的高頻諧波成分，取得純凈交流電流，交流電再通過整流電路5進(jìn)行全橋變換，整流電路5選用KBP206，芯片反向擊穿電壓可達(dá)600伏，瞬時(shí)通過浪涌電流高達(dá)5安，與濾波電路8配合輸出直流電。
[0025]即所述的鐵芯I和線圈2通過電磁感應(yīng)原理從輸電線路感應(yīng)取得電能連接到?jīng)_擊保護(hù)電路3，抑制線路浪涌脈沖，再通過高頻濾波電路4濾除掉對(duì)取能裝置無益的高頻諧波成分，取得純凈交流電源，交流電再通過整流電路5進(jìn)行全橋變換，與濾波電路8配合輸出直流電。后端的過電壓保護(hù)電路7與能量泄放單元6配合確保直流電輸出不會(huì)超出安全范圍保護(hù)后端電路，其中能量泄放單元6由電壓檢測(cè)電路9進(jìn)行控制。
[0026]電壓檢測(cè)電路9是交直變換和穩(wěn)壓電源輸出的樞紐，交直變換主要包括:鐵芯1、線圈2、沖擊保護(hù)電路3、高頻濾波電路4、整流電路5和濾波電路8。穩(wěn)壓電源輸出主要包括:穩(wěn)壓電路10和超級(jí)電容器組11。參考源12和升壓控制電路13連接電壓檢測(cè)電路9提供參考電壓和一路升壓電源。
[0027]輸出的直流電首先要經(jīng)過電壓檢測(cè)9，電壓檢測(cè)電路9是交直變換和穩(wěn)壓電源輸出的樞紐，采用TI公司的雙路運(yùn)算放大器芯片LM258,構(gòu)成電壓檢測(cè)電路。電壓檢測(cè)電路9以參考源12提供的基準(zhǔn)作為參考與直流電進(jìn)行比較判斷直流電壓是否超出后端各種器件的承受范圍，參考源12采用TI半導(dǎo)體公司的微功耗電壓基準(zhǔn)二極管LM285-2.5。由電壓檢測(cè)電路9檢測(cè)直流電壓是否超標(biāo)，若超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則控制能量泄放單元6將超出部分泄放出去，能量泄放單元6包括場(chǎng)效晶體管和功率電阻，場(chǎng)效晶體管采用意法半導(dǎo)體公司的IRF540N，多余的能量大部分由能量泄放單元6的功率電阻消耗掉；若電壓檢測(cè)電路9檢測(cè)到鐵芯I和線圈2捕獲的電能滿足后端功率要求，則輸出使能信號(hào)給穩(wěn)壓電路10。另外，電壓檢測(cè)電路9由雙路電源供電，既可通過直流電供電，也可通過升壓控制單元13供電，以確保電壓檢測(cè)電路9工作正常，升壓控制電路13采用意法半導(dǎo)體公司的DC/DC升降壓變換器MC34063，將后端穩(wěn)壓電路10的輸出升壓到電壓檢測(cè)電路9所需電壓。穩(wěn)壓電路10在獲得電壓檢測(cè)電路9的使能信號(hào)之后，開始輸出穩(wěn)定電源，當(dāng)輸電線路電流不穩(wěn)定時(shí)，穩(wěn)壓電路10通過與超級(jí)電容器組11并聯(lián)，可以確保輸出高功率電源穩(wěn)定。所述的超級(jí)電容器組11的型號(hào)選用10F/2.7V，三組串聯(lián)，并聯(lián)于穩(wěn)壓電路10，支持穩(wěn)壓電路10電源穩(wěn)定、高功率輸出。所述的穩(wěn)壓電路10采用TI公司的3A降壓電壓穩(wěn)壓器:LM2576 ;芯片輸出連接超級(jí)電容器組11。
[0028]輸電線路受雷擊或其他原因?qū)е庐a(chǎn)生浪涌脈沖時(shí)，通過線圈感應(yīng)到本設(shè)備上的高能量脈沖會(huì)被沖擊保護(hù)電路3在前端泄放掉大部分，沖擊保護(hù)電路3采用君耀電子公司的壓敏電阻14D390K以及Littelfuse公司的瞬態(tài)抑制二極管5KP43CA，少部分未能泄放掉的能量通過整流橋后由過電壓保護(hù)電路7繼續(xù)泄放，過電壓保護(hù)電路7采用Littelfuse公司的瞬態(tài)抑制二極管1.5KE51CA。
[0029]如上所述，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒有脫離本實(shí)用新型的實(shí)用新型點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:是由線圈(2)纏繞在鐵芯(I)上，線圈(2)與沖擊保護(hù)電路(3 )，高頻濾波電路(4 )，整流電路(5 )，能量泄放單元(6 )，過電壓保護(hù)電路(7)，濾波電路(8)，電壓檢測(cè)電路(9)，穩(wěn)壓電路(10)，超級(jí)電容器組(11)，參考源(12)及升壓控制電路(13)，上述部件高集成于印制電路板上并依次進(jìn)行連接； 其中整流電路(5)、升壓控制電路(13)和參考源(12)的輸出端分別連接電壓檢測(cè)電路(9);電壓檢測(cè)電路(9)的輸出端連接能量泄放單元(6)和穩(wěn)壓電路(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的鐵芯(I)為帶有開口的環(huán)狀鐵芯；所述的線圈2采用初、次級(jí)線圈匝數(shù)比為1:200的匝比關(guān)系，雙向繞制而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的沖擊保護(hù)電路(3)采用壓敏電阻:14D390K以及瞬態(tài)抑制二極管:5KP43CA ;所述的整流電路(5)的變換電路采用全橋變換電路:KBP206，芯片反向擊穿電壓可達(dá)600伏，瞬時(shí)通過浪涌電流高達(dá)5安。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的整流電路(5)后端的能量泄放單元(6)包括場(chǎng)效晶體管和功率電阻。5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的整流電路(5)后端的場(chǎng)效晶體管采用MOSFET:1RF540N。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的后端的過電壓保護(hù)電路(7)采用瞬態(tài)抑制二極管:1.5KE51CA。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的電壓檢測(cè)電路(9)采用雙路運(yùn)算放大器芯片:LM258,構(gòu)成電壓檢測(cè)電路，輸出能量泄放單元(6)和后端穩(wěn)壓模塊(10)的使能信號(hào)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的穩(wěn)壓電路(10)采用3A降壓電壓穩(wěn)壓器:LM2576;芯片輸出連接超級(jí)電容器組(11);所述的超級(jí)電容器組(11)的型號(hào)選用10F/2.7V，三組串聯(lián)，并聯(lián)于穩(wěn)壓電路(10)，支持穩(wěn)壓電路(10)電源穩(wěn)定、高功率輸出。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的升壓控制電路(13)采用DC/DC升降壓變換器:MC34063 ;參考源(12)采用微功耗電壓基準(zhǔn)二極管:LM285-2.5o10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率輸電線路感應(yīng)取能裝置，其特征是:所述的鐵芯(I)和線圈(2 )通過電磁感應(yīng)原理從輸電線路感應(yīng)取得電能連接到?jīng)_擊保護(hù)電路(3 )，抑制線路浪涌脈沖，再通過高頻濾波電路(4)濾除掉對(duì)取能裝置無益的高頻諧波成分，取得純凈交流電源，交流電再通過整流電路(5)進(jìn)行全橋變換，與濾波電路(8)配合輸出直流電；后端的過電壓保護(hù)電路(7)與能量泄放單元(6)配合確保直流電輸出不會(huì)超出安全范圍保護(hù)后端電路，其中能量泄放單元(6)由電壓檢測(cè)電路(9)進(jìn)行控制；電壓檢測(cè)電路(9)是交直變換和穩(wěn)壓電源輸出的樞紐，交直變換主要包括:鐵芯(I)、線圈(2)、沖擊保護(hù)電路(3)、高頻濾波電路(4)、整流電路(5)和濾波電路(8);穩(wěn)壓電源輸出主要包括:穩(wěn)壓電路(10)和超級(jí)電容器組(11);參考源(12 )和升壓控制電路(13 )連接電壓檢測(cè)電路(9 )提供參考電壓和一路升壓電源；最終穩(wěn)壓電路(10)和超級(jí)電容器組(11)并聯(lián)輸出穩(wěn)定、高功率電源。
【文檔編號(hào)】H02J5-00GK204290349SQ201420718293
【發(fā)明者】高強(qiáng), 原峰, 潘豐厚, 代繼成, 李在林, 郭占男, 張健楠, 蔡斌, 張?jiān)迫A, 耿寶宏, 韓月, 劉齊, 王茂軍, 鐘丹田, 程大偉, 張光明 [申請(qǐng)人]國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 遼寧東科電力有限公司