CN201185355Y

CN201185355Y - 高压线路感应取电装置

Info

Publication number: CN201185355Y
Application number: CNU2008200666652U
Authority: CN
Inventors: 管保安; 管保良
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan LandPower Electrical Co., Ltd.
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2018-04-24

Abstract

本实用新型公开了一种高压线路感应取电装置，涉及一种感应取电装置。本实用新型包括高压输电线(1)和负载(8)，设置有C型铁芯(2)、取能线圈(3)、整流滤波电路(4)、取电功率调节电路(5)和充电稳压电路(6)；高压输电线(1)穿过C型铁芯(2)，在C型铁芯(2)外包裹有取能线圈(3)，取能线圈(3)、整流滤波电路(4)、取电功率调节电路(5)、充电稳压电路(6)和负载(8)依次连接。本实用新型运行稳定可靠，抗干扰能力强；能保证较长时间的不间断供电；输出功率大，电压稳定；适用于所有工作在电力系统高压输电线路上的用电设备。

Description

高压线路感应取电装置

技术领域

本实用新型涉及一种感应取电装置，尤其涉及一种高压线路感应取电装置；具体地说，本实用新型是一种为在电力系统高压线路上工作的设备提供24小时全天候工作能源的装置，它涉及感应取电技术、取电功率调节技术和恒流恒压转换技术。

背景技术

在高压输电线路上需要安装大量的柱上开关设备、线路监测设备、控制设备等，以保证高压输电线路的正常安全运行；但目前，安装在高压输电导线附近且与高压输电线路等电位的电气设备种类比较少，其主要原因在于无法简单高效地解决高压绝缘问题，使这些设备难以直接由地面直接供电。

目前，随着技术的发展，工作在高压输电线路上的设备越来越多，如巡线机器人、带电作业机器人、高压线路污秽在线监测设备和高压线路远程监测设备等，但这些设备的供电一般采用传统的太阳能蓄电池的供电方式。而传统的太阳能蓄电池的供电方式，难于提供较大电源功率，且成本太高，更无法实现全天候供电。

因此，为提高电力系统自动化水平，加快高压线路电气设备的开发和应用，迫切需要解决高压输电线路在线电能供给问题。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种高压线路感应取电装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

包括高压输电线和负载，设置有C型铁芯、线圈、整流滤波电路、取电功率调节电路、充电稳压电路和锂电池；

外壳全封闭式，内部电路模块化设计，并有完善的保护电路。

由高压输电线、C型铁芯和线圈组成一种电流互感器，获取能量；通过整流滤波后输出；取电功率调节电路能够实时检测输出电压值，通过双向可控硅对线圈的磁通进行动态调节，起到稳压和调整功率的作用；电流互感器输出功率受输电导线电流大小的影响，当输出功率能满足负载正常运行时，充电电路对锂电池组进行充电，直至充满；当输电导线上的电流过低导致输出功率不够时，锂电池组自动进行供电，从而实现不间断供电。

综上所述，本实用新型共有3种工作状态：

1、高压输电线电流很高时，电流互感器输出功率大，此时取电功率调节电路工作，通过正反馈控制电路减小线圈磁通，保持输出功率的稳定。充电电路开始工作，对锂电池组进行充电直至充满。

2、高压输电导线电流在额定电流范围左右时，电流互感器输出功率为额定功率，此时取电功率调节电路保持实时监测，充电电路继续对锂电池组进行充电直至充满。

3、高压输电导线电流过低时，电流互感器输出功率不够，此时取电功率调节电路仍保持监测，锂电池组输出电路接通，开始对负载供电。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

1、外壳全封闭式，防水防潮，耐高温，能适应户外各种恶劣天气；

2、内部电路模块化设计，并有完善的保护电路，运行稳定可靠，抗干扰能力强；

3、体积小，安装方便，接线简单；

4、配备大容量锂电池组，即使高压输电导线停电，也能保证较长时间的不间断供电；

5、输出功率大，电压稳定。

本实用新型适用于所有工作在电力系统高压输电线路上的用电设备，当输电线路上的电流为80～300A时，装置的输出功率为20～100W。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是整流滤波电路原理图；

图3是取电功率调节电路原理图；

图4是充电稳压电路原理图。

其中：

1-高压输电线； 2-C型铁芯； 3-取能线圈；

4-整流滤波电路； 5-取电功率调节电路； 6-充电稳压电路；

7-锂电池； 8-负载。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、总体

如图1，本实用新型包括高压输电线1和负载8，设置有C型铁芯2、取能线圈3、整流滤波电路4、取电功率调节电路5、充电稳压电路6和锂电池组7；

其连接关系是：高压输电线1穿过C型铁芯2，在C型铁芯2外包裹有线圈3，线圈3、整流滤波电路4、取电功率调节电路5、充电稳压电路6和负载8依次连接；锂电池组7和充电稳压电路6并联。

本实用新型的工作原理

高压输电线1从C型铁芯2中穿过，绕有取能线圈3的线架安装在C型铁芯2上。取能线圈3从高压输电线1上获取的电能，通过整流滤波电路4和取电功率调节电路5的调节，再通过充电稳压电路6变为稳定的直流电，向负载8供电。同时还可以为锂电池组充电，直至充满。取电功率调节电路5能够实时检测输出电压值，通过双向可控硅对线圈3的磁通进行动态调节，起到稳压和调整功率的作用。

本实用新型的输出功率由C型铁芯2的材料、体积和取能线圈3的匝数决定，受高压输电线1电流大小的影响。本实用新型的输出电压由线圈3的匝数和取电功率调节电路5进行调整。当本实用新型输出功率能满足负载正常运行时，充电稳压电路6对锂电池组7进行充电，直至充满；当输电导线上的电流过低导致输出功率不够时，锂电池组7自动进行供电，从而实现不间断供电。

本实用新型还可以多个并联运行，电源输出端并接，从而可获得更大的输出功率。

二、各部件的结构、工作原理及其功能

1、高压输电线1

高压输电线1通过电力输电电流，产生交变电磁场。

2、C型铁芯2

C型铁芯2由两半拼合而成，便于安装。

3、取能线圈3

线圈3缠绕在C型铁芯2上，从高压输电线1上获取电能。

4、整流滤波电路4

如图2，整流滤波电路4包括取能线圈3、TVS瞬态抑制二极管D1、压敏电阻R1、整流桥、第1、2滤波电容器C1、C2；

在取能线圈3的输出端并联TVS瞬态抑制二极管D1和压敏电阻R1，防止雷击和浪涌电流产生高压损坏电路；

整流桥的输入端(1脚和3脚)接在取能线圈3的输出端，整流桥的输出端(2脚和4脚)为整流后的输出端，输出脉动直流电压，并联有第1、2滤波电容C1、C2，减小电路纹波输出。

5、取电功率调节电路5

取电功率调节电路5由前后连接的输出电压检测电路5.1和取电功率控制输出电路5.2组成；

输出电压检测电路5.1的输入端连接在整流滤波电路4的电压输出端；取电功率控制输出电路5.2的输出端连接在取能线圈3的输出端。

输出电压检测电路5.1由稳压二极管D2和D3、光电耦合器U2、限流电阻R1和R7、抗干扰电容器C2，保护二极管D1组成。连接方式为：稳压二极管D3、D2、电阻R7、光电耦合器U2的输入二极管、电阻R1和取电功率控制输出电路5.2的输入端(即光电耦合器U1的输入二极管)依次串联连接。光电耦合器U2的输出端并联连接在稳压二极管D2的两端，形成正反馈电路；限流电阻R1和R7、抗干扰电容器C2，形成T形滤波电路，同时还起到限制电流的作用；保护二极管D1起到防止光电耦合器U1的输入二级管反向击穿的作用。

取电功率控制输出电路5.2由光电耦合器U1、偏置电阻R2、R3、三极管BG1、集电极负载电阻R4、晶闸管SCR、整流电桥电路BRIDGE、限流电阻R8、触发电阻R5、双向晶闸管TRIAC、抗干扰电阻R6、抗干扰电容C1组成。连接方式为：光电耦合器U1的输出端和偏置电阻R3串联形成三极管BG1的下偏置电路，偏置电阻R2为三极管BG1的上偏置电路，R4为三极管BG1的集电极负载电阻，信号由三极管BG1的集电极输出，直接连接在晶闸管SCR的触发控制端，晶闸管SCR的阳极、阴极分别连接在整流电桥电路BRIDGE的2脚和4脚，整流电桥电路BRIDGE的3脚和1脚与限流电阻R8串联连接，同触发电阻R5一起形成双向晶闸管TRIAC的触发开关电路，抗干扰电阻R6、抗干扰电容C1串联连接后并联连接在双向晶闸管TRIAC的阳极和阴极之间，形成高频干扰吸收电路。

当整流滤波电路4的输出电压VCC大于额定输出电压时，稳压二极管D3、D2击穿导通，光电耦合器U1输出三极管导通，三极管BG1截止，触发晶闸管SCR导通，整流电桥电路BRIDGE的3脚、1脚流过导通电流，该电流在触发电阻R5上产生电压降、触发双向晶闸管TRIAC导通，短接取能线圈L1。

通过双向晶闸管TRIAC不断导通和截止的变化，控制输出回路上储能电容的充放电，使得装置输出电压保持恒定。光电耦合器U2形成的反馈电路，用来控制输出电压的波动范围。

6、充电稳压电路6

如图5，充电稳压电路6包括充电主电路6.1、基准电压源电路6.2、误差比较、放大电路6.3和隔离电路6.4；

充电主电路6.1的输入端和输出端分别连接在整流滤波电路4的输出端电压VCC上和锂电池组7的正极上；基准电压源电路6.2产生基准电压；误差比较、放大电路6.3的两个输入端分别连接在充电主电路6.1的输出端和基准电压源电路6.2的基准电压输出端，误差比较、放大电路6.3的输出端连接在充电主电路6.1的充电控制端；隔离电路6.4由第1、2二极管D2、D3组成，两输入端分别连接在整流滤波电路4的输出端电压VCC上和锂电池组7的正极输出端上。

充电主电路6.1由稳压芯片LM317、限流电阻R5、二极管D1组成；稳压芯片LM317、限流电阻R5、二极管D1依次串联连接。

基准电压源电路6.2由可调基准电压源集芯片TL431、负载电阻R1、分压电阻R2、R3组成；可调基准电压源集芯片TL431、负载电阻R1串联连接；分压电阻R2、R3串联分压；分压端连接在可调基准电压源集芯片TL431的电压控制端上。误差比较、放大电路6.3由运放LM324、限流电阻R4、三极管BG1、分压电阻R6组成。运放LM324的误差输出端、限流电阻R4、三极管BG1的基极串联连接；三极管BG1的集电极串联连接分压电阻R6。

误差比较、放大电路6.3将锂电池组7的电压与基准电压源电路6.2的输出电压进行比较，其误差输出控制三极管BG1的集电极输出电流大小，进而控制充电主电路6.1的充电控制端的电压大小，进而控制充电电流的大小。

7、锂电池组7

锂电池组7在高压输电线路电流不足时，作为辅助能源保证负载8的不间断供电。

8、负载8

负载8为安装在高压输电线路上的用电设备。

Claims

1、一种高压线路感应取电装置，包括高压输电线(1)和负载(8)；其特征在于：

设置有C型铁芯(2)、取能线圈(3)、整流滤波电路(4)、取电功率调节电路(5)和充电稳压电路(6)；

高压输电线(1)穿过C型铁芯(2)，在C型铁芯(2)外包裹有取能线圈(3)，取能线圈(3)、整流滤波电路(4)、取电功率调节电路(5)、充电稳压电路(6)和负载(8)依次连接。

2、按权利要求1所述的一种高压线路感应取电装置，其特征在于：

设置的锂电池(7)和充电稳压电路(6)并联。

3、按权利要求1所述的一种高压线路感应取电装置，其特征在于整流滤波电路(4)：

在取能线圈(3)的输出端并联TVS瞬态抑制二极管(D1)和压敏电阻(R1)；

整流桥的输入端接在取能线圈(3)的输出端，整流桥的输出端并联有第1、2滤波电容(C1、C2)。

4、按权利要求1所述的一种高压线路感应取电装置，其特征在于取电功率调节电路(5)：

由前后连接的输出电压检测电路(5.1)和取电功率控制输出电路(5.2)组成；

输出电压检测电路(5.1)的输入端连接在整流滤波电路(4)的电压输出端；取电功率控制输出电路(5.2)的输出端连接在取能线圈(3)的输出端。

5、按权利要求1所述的一种高压线路感应取电装置，其特征在于充电稳压电路(6)：

包括充电主电路(6.1)、基准电压源电路(6.2)、误差比较、放大电路(6.3)和隔离电路(6.4)；

充电主电路(6.1)的输入端和输出端分别连接在整流滤波电路(4)的输出端电压VCC上和锂电池组(7)的正极上；

误差比较、放大电路(6.3)的两个输入端分别连接在充电主电路(6.1)的输出端和基准电压源电路(6.2)的基准电压输出端，误差比较、放大电路(6.3)的输出端连接在充电主电路(6.1)的充电控制端；

隔离电路6.4由第1、2二极管(D2、D3)组成，两输入端分别连接在整流滤波电路(4)的输出端电压(VCC)上和锂电池组(7)的正极输出端上。