高可靠性输电线路感应取能电源制造技术

本发明专利技术涉及一种高可靠性输电线路感应取能电源，包括：取能单元、绕组切换控制电路、冲击保护电路、整流滤波电路、过压保护电路和电源管理模块；取能单元包括可开闭式环形铁芯和带中间抽头的二次取能线圈，二次取能线圈具有不同的档位，绕组切换控制电路根据过压保护电路输出电压幅值大小和幅值变化量决定接入电路的档位，电源管理模块包括稳压电路、电压取样电路、充电控制开关、充电电路、锂电池和电源通道控制开关，充电控制开关根据电压取样电路输出电压幅值大小和幅值变化量控制充电电路是否对锂电池进行充电。本发明专利技术结构简单，工作可靠性高，不仅能够提高电源的能量转化利用率，而且有效降低了最小启动电流，具有较高的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压感应取能电源相关
，特别是涉及一种高可靠性输电线路感应取能电源，主要应用于交流输电线路或高压开关柜等在线监测装置的电源供给。
技术介绍
随着电力系统继电保护技术的发展，在输电线路或高压一次设备上加装的监测设备日渐增多，如输电线路在线监测装置、覆冰监测装置、环网柜状态监测设备等等，因此，解决高压侧监测设备供电问题成为研究的新热点。常见的供电方式主要有太阳能供电、电池供电、激光供电及超声波供电等，由于体积、成本、输出功率、转化效率、绝缘等问题，上述方法均未得到有效的利用。高压感应取能是通过在线路上套装可开启式的良磁导体，利用电磁感应原理从线路电流在其周围产生的交变磁场中截获能量，能够为安装在附近的监测设备提供稳定的电源，具备较好的发展前景。线路中能够满足高压感应取能电源正常工作所需的最小电流为最小启动电流。由于输电线路电流波动范围非常大，取能电源需要解决两个问题：一是在线路电流较大导致取能过剩时，必须采取合理的泄能方式，以保证电源保持平稳输出，否则将烧坏电源；二是在线路电流小于最小启动电流时，具备备用电源，消除电源工作死区。为能够适应较大电流下工作往往需要较低的取能效率，比如减小取能铁芯体积或减少取能匝数；为降低最小启动电流，尽可能地不使用备用电池，往往需要提高取能效率，比如增大取能铁芯体积。因此，使高压感应取能电源既能够具备较低的最小启动电流，提高取能效率，消除电源工作死区；同时在线路电流过大时仍然能够可靠地工作成为该
的技术难点。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种高可靠性输电线路感应取能电源，通过对电源的有效管理，显著提高取能效率，消除电源工作死区，为在线监测设备提供稳定的电源供给。本专利技术的技术方案为：高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，包括：取能单元、绕组切换控制电路、冲击保护电路、整流滤波电路、过压保护电路和电源管理模块；取能单元包括套装在输电导线上的可开闭式环形铁芯，绕置于环形铁芯上的带中间抽头的二次取能线圈，二次取能线圈将感应获取的电能转换为交流电输出，绕组切换控制电路根据过压保护电路输出电压幅值大小和幅值变化量选择二次取能线圈接入电路的绕组，整流滤波电路将二次取能线圈输出的交流电压转换成直流电压，取能单元的输出端与绕组切换控制电路的输入端连接，绕组切换控制电路的输出端与冲击保护电路的输入端连接，冲击保护电路的输出端与整流滤波电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端过压保护电路的输入端连接，过压保护电路的输出端分别与绕组切换控制电路用于检测电压的输入端和电源管理模块的输入端连接；电源管理模块包括稳压电路、电压取样电路、充电控制开关、充电电路、锂电池和电源通道控制开关，稳压电路的输入端与电压取样电路的输入端连接，稳压电路的输出端分别与充电控制开关的输入端和电源通道控制开关的第一输入端连接，充电控制开关的输入端与电压取样电路的输出端连接，充电控制开关的输出端与充电电路的输入端连接，充电电路的输出端分别与锂电池的正极端和电源通道控制开关的第二输入端连接，电源通道控制开关的输出端与负载的输入端连接，充电控制开关根据电压取样电路输出电压幅值大小和幅值变化量控制充电开关的通断，电源通道控制开关自动选择稳压电路输出电压和锂电池正极端电压高的一端为负载供电。下面是对本专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述绕组切换控制电路包括继电器、保护电阻、第一上拉电阻、光耦器件、第一下拉电阻、三端可调分流基准源、第一稳压电容、第一限流电阻、第一NPN三极管、第一分压电阻、电阻值可调节的第二分压电阻；保护电阻的一端与继电器连接，保护电阻的另一端与光耦器件内部发光二极体的正极端连接，第一上拉电阻的一端与电源通道控制开关的输出端连接，第一上拉电阻的另一端与光耦器件内部光敏三极管的集电极连接，光耦器件内部光敏三极管的发射极接隔离侧地，光耦器件内部发光二极体的负极端分别与第一下拉电阻的一端、第一限流电阻的一端和三端可调分流基准源的基极连接，第一下拉电阻的另一端接地，第一限流电阻的另一端与第一NPN三极管的基极连接，第一NPN三极管的集电极分别与三端可调分流基准源的集电极、第一稳压电容的正极端、第一分压电阻的一端和第二分压电阻的一端连接，第一分压电阻的另一端与过压保护电路的输出端连接， 第一NPN三极管的发射极与第二分压电阻的电阻调节端连接，三端可调分流基准源的发射极分别与第一稳压电容的负极端和第二分压电阻的另一端连接并接地。上述电压取样电路包括第三分压电阻和第四分压电阻，第三分压电阻的一端为电压取样电路的输入端，第三分压电阻的另一端与第四分压电阻的一端连接并作为电压取样电路的输出端，第四分压电阻的另一端接地。上述充电控制开关包括第二稳压电容、第五分压电阻、电阻可调的第六分压电阻、第二NPN三极管、电压比较器、第二上拉电阻、第二下拉电阻、第一二极管、第二限流电阻、第三上拉电阻和PNP三极管，第二稳压电容的正极端与电压比较器的反相输入端连接，第二稳压电容的负极端接地，第五分压电阻的一端与第二NPN三极管的集电极连接并作为充电控制开关的输入端，第五分压电阻的另一端分别与第二NPN三极管的发射极和第六分压电阻的一端连接，第六分压电阻的另一端接地，第六分压电阻的电阻调节端与电压比较器的同相输入端连接，第二上拉电阻的一端分别与第二NPN三极管的集电极和第三上拉电阻的一端连接，第二上拉电阻的另一端分别与第二NPN三极管的基极、第一二极管的负极端和第二下拉电阻的一端连接，第二下拉电阻的另一端与电压比较器输入电源负极端连接并接地，第一二极管的正极端与第二限流电阻的一端连接，第二限流电阻的另一端分别与第三上拉电阻的另一端、PNP三极管的基极连接，PNP三极管的集电极为充电控制开关的输出端。上述电源通道控制开关包括第二二极管和第三二极管，第二二极管的正极端为电源通道控制开关的第一输入端，第二二极管的负极端与第三二极管的负极端连接并作为电源通道控制开关的输出端，第三二极管的正极端分别与充电电路的输出端和锂电池的正极端连接并作为电源通道控制开关的第二输入端。上述电源通道控制开关包括双通道理想二极管LTC4413，电源通道控制开关的输入端与第四上拉电阻的一端连接，第四上拉电阻的另一端与双通道理想二极管LTC4413的通道状态指示管脚连接，双通道理想二极管LTC4413的通道状态指示管脚与负载微处理器的I/O端口连接，用于指示当前供电通道为稳压电路或锂电池。上述二次取能线圈的总绕组为使当前规格铁芯输出功率最大时的绕组，中间抽头位于总绕组的中部形成分线圈，绕组切换控制电路使二次取能线圈切换前，总绕组接入电路，绕组切换控制电路使二次取能线圈切换后，分绕组接入电路。附图说明图1是本专利技术高压感应取能电源结构框图。图2是本专利技术电源管理模块结构框图。图3 是本专利技术绕组切换控制电路图。图4是本专利技术电压取样电路图。图5是本专利技术充电控制开关电路图。图6是本专利技术实施例一电源管理模块电路图。图7是本专利技术高压感应取能电源电路图。图8是本专利技术实施例二电源管理模块电路图。图9是本专利技术绕组切换控制电路实验测试图。图10是本专利技术高压感应取能电源实验测试图。附图中的编码分别为：1为取能单元，2为绕组切换控制电路，3为冲击保护电路，4为整流滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，包括：取能单元、绕组切换控制电路、冲击保护电路、整流滤波电路、过压保护电路和电源管理模块；取能单元包括套装在输电导线上的可开闭式环形铁芯，绕置于环形铁芯上的带中间抽头的二次取能线圈，二次取能线圈将感应获取的电能转换为交流电输出，绕组切换控制电路根据过压保护电路输出电压幅值大小和幅值变化量选择二次取能线圈接入电路的绕组，整流滤波电路将二次取能线圈输出的交流电压转换成直流电压，取能单元的输出端与绕组切换控制电路的输入端连接，绕组切换控制电路的输出端与冲击保护电路的输入端连接，冲击保护电路的输出端与整流滤波电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端过压保护电路的输入端连接，过压保护电路的输出端分别与绕组切换控制电路用于检测电压的输入端和电源管理模块的输入端连接；电源管理模块包括稳压电路、电压取样电路、充电控制开关、充电电路、锂电池和电源通道控制开关，稳压电路的输入端与电压取样电路的输入端连接，稳压电路的输出端分别与充电控制开关的输入端和电源通道控制开关的第一输入端连接，充电控制开关的输入端与电压取样电路的输出端连接，充电控制开关的输出端与充电电路的输入端连接，充电电路的输出端分别与锂电池的正极端和电源通道控制开关的第二输入端连接，电源通道控制开关的输出端与负载的输入端连接，充电控制开关根据电压取样电路输出电压幅值大小和幅值变化量控制充电开关的通断，电源通道控制开关自动选择稳压电路输出电压和锂电池正极端电压高的一端为负载供电。...

【技术特征摘要】
1. 一种高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，包括：取能单元、绕组切换控制电路、冲击保护电路、整流滤波电路、过压保护电路和电源管理模块；取能单元包括套装在输电导线上的可开闭式环形铁芯，绕置于环形铁芯上的带中间抽头的二次取能线圈，二次取能线圈将感应获取的电能转换为交流电输出，绕组切换控制电路根据过压保护电路输出电压幅值大小和幅值变化量选择二次取能线圈接入电路的绕组，整流滤波电路将二次取能线圈输出的交流电压转换成直流电压，取能单元的输出端与绕组切换控制电路的输入端连接，绕组切换控制电路的输出端与冲击保护电路的输入端连接，冲击保护电路的输出端与整流滤波电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端过压保护电路的输入端连接，过压保护电路的输出端分别与绕组切换控制电路用于检测电压的输入端和电源管理模块的输入端连接；电源管理模块包括稳压电路、电压取样电路、充电控制开关、充电电路、锂电池和电源通道控制开关，稳压电路的输入端与电压取样电路的输入端连接，稳压电路的输出端分别与充电控制开关的输入端和电源通道控制开关的第一输入端连接，充电控制开关的输入端与电压取样电路的输出端连接，充电控制开关的输出端与充电电路的输入端连接，充电电路的输出端分别与锂电池的正极端和电源通道控制开关的第二输入端连接，电源通道控制开关的输出端与负载的输入端连接，充电控制开关根据电压取样电路输出电压幅值大小和幅值变化量控制充电开关的通断，电源通道控制开关自动选择稳压电路输出电压和锂电池正极端电压高的一端为负载供电。2.根据权利要求1所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，绕组切换控制电路包括保继电器、保护电阻、第一上拉电阻、光耦器件、第一下拉电阻、三端可调分流基准源、第一稳压电容、第一限流电阻、第一NPN三极管、第一分压电阻、电阻值可调节的第二分压电阻；保护电阻的一端与继电器连接，保护电阻的另一端与光耦器件内部发光二极体的正极端连接，第一上拉电阻的一端与电源通道控制开关的输出端连接，第一上拉电阻的另一端与光耦器件内部光敏三极管的集电极连接，光耦器件内部光敏三极管的发射极接隔离侧地，光耦器件内部发光二极体的负极端分别与第一下拉电阻的一端、第一限流电阻的一端和三端可调分流基准源的基极连接，第一下拉电阻的另一端接地，第一限流电阻的另一端与第一NPN三极管的基极连接，第一NPN三极管的集电极分别与三端可调分流基准源的集电极、第一稳压电容的正极端、第一分压电阻的一端和第二分压电阻的一端连接，第一分压电阻的另一端与过压保护电路的输出端连接，第一NPN三极管的发射极与第二分压电阻的电阻调节端连接，三端可调分流基准源的发射极分别与第一稳压电容的负极端和第二分压电阻的另一端连接并接地。3. 根据权利要求1或2所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，电压取样电路包括第三分压电阻和第四分压电阻，第三分压电阻的一端为电压取样电路的输入端，第三分压电阻的另一端与第四分压电阻的一端连接并作为电压取样电路的输出端，第四分压电阻的另一端接地。4. 根据权利要求1或2所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，充电控制开关包括第二稳压电容、第五分压电阻、电阻可调的第六分压电阻、第二NPN三极管、电压比较器、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌陵，赵欣，门艳，邵海，杨书英，
申请(专利权)人：国网新疆电力公司经济技术研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65