一种用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置，包括电压取能单元、电流取能单元、储能单元和储能控制单元；所述电压取能单元、电流取能单元分别或同时从电力设备获取高电压、低电流能量，通过所述储能单元实现低电压、高电流转换，并进行电能存储；当电力设备状态检测传感器运转需要电能时，所述储能控制单元控制储能单元为电力设备状态检测传感器提供电能；当所述储能单元的电量不足时，所述储能控制单元及时关闭放电回路，所述储能控制单元继续进行储能。本发明专利技术成本低，工作寿命长，可以为传感器提供可靠的能量供应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置，属于电力设备状态检测

技术介绍
国家电网公司提出坚强智能电网，即以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，涵盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，具有坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动内涵的现代电网。智能电网的核心是把互联网通信技术与现有的电网系统互联来实现电网的智能化，涵盖数据的采集、数据传输、信息集成、优化、展现5个方面，因此，传感耦合、通信、控制等新技术是在不改变现有电网的形态以及电力系统运行模式，也在不断提高和优化电网运行状态和发展方向。传感器是智能电网的关键元件。需要在电网中安装大量传感器以便采集系统状态参数和设备“健康”状况，并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成，将有效数据传递到控制室，以改进电网的运行和效率。传感器类型多种多样，工程中应用较多的有以下几种：传统的电力互感器取用站用电将高压、大电流转换变成低压、小电流，提取出电压、电流、功率、频率、功率因素、相角、谐波等物理参数；另外一种传感器依靠外部电池直接供电实现传感器的工作，包括设备RFID标签、GPS定位传感器、温度传感器、泄露电流传感器、振动传感器等；光纤传感器利用光纤绝缘特性良好的特性将电信号转换为光信号，通过光缆传送到低压侧进行数据采集的；也有利用激光照射光伏电池产生电能的原理来为传感器供给能量。站用电源供电方式下，需要铺设专用供电回路，并且通常单一取用电压或电流作为电能来源，供电可靠性低。电池供电方式受外界因素影响较大，依据我国标准，阀控式密封铅酸蓄电池放电时，若温度不是标准温度(25℃)，则需将实测电量换算成标准的实际电量，即：Ce＝Cr/[1+K(t-25)]式中：Ce——实际电量；Cr——非标准温度下电池放电量；t——放电的环境温度；K——温度系数；10小时率容量试验时K＝0.006/℃,3小时率容量试验时K＝0.008/℃，2小时率容量试验时K＝0.0085/℃，1小时率容量试验时K＝0.01/℃。分析可得阀控式密封铅酸蓄电池最佳工作温度为25℃。温度超过25℃后容量又开始急剧减少。超过60℃后，电池的寿命大幅降低。另外大电流工况下设备温度很高，这对于使用电池的传感器也非常致命，高温会造成电池轻则减少使用寿命，重则造成电池漏液甚至爆炸。电池里的液体是良导体，漏液、爆炸都会造成高压设备绝缘损坏造成短路故障。光纤传感器关键环节是物理量转换为光信号的转换传感器，大部分物理量的光电传感器还未研制成功，并且光—电转换传感器的采集系统造价较高，一般的设备很难大规模使用。工程应用较多的有温度光栅传感器和振动光传感器。还有一种方法采用传统的传感收集信号，然后通过光电转换器将电信号转换为光信号，通过光纤传送至低压侧。但在高压侧依然需要电源支持传感器及光电转换器工作。将激光转换为电能，供传感器工作，原理是通过低压侧的大功率激光管将电转换为激光束，通过光纤传送至高压侧。高压侧有激光发射管及光伏电池，激光照射在光伏电池上，电池将光转换为直流电供相关设备使用，其功率较小，一般能提供5V、100mA既500mW的功率。其存在的主要问题是：一是造价高，其采购成本往往是传感器采购成本的十倍甚至二十倍，已经失去了经济意义；二是安装不易，从高压侧将光纤布放到低压侧，工程量非常巨大，由于布设在设备外表，容易被损坏；三是功率低，最大只能提供5V、100mA的功率，低于大部分传感器的功率要求，只能适用于小部分传感器。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种成本低、工作寿命长的用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置，为传感器提供可靠能量供应。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：本专利技术的一种用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置，包括电压取能单元(结构为绝缘包裹的一层铝箔膜，作为耦合电压极板，与常规电容耦合极板无差别，从而本专利技术的电压取能单元不再赘述)、电流取能单元、储能单元和储能控制单元；所述电压取能单元、电流取能单元分别或同时从电力设备获取高电压、低电流能量，通过所述储能单元实现低电压、高电流转换，并进行电能存储；当电力设备状态检测传感器运转需要电能时，所述储能控制单元控制储能单元为电力设备状态检测传感器提供电能；当所述储能单元的电量不足时，所述储能控制单元及时停止放电(放电回路就是传感器与储能单元的连接线路，简单来说就是两根线，储能控制单元本身有开关作用，控制该线路通断，进而实现放电回路的通断)，所述储能控制单元继续进行储能。上述电压取能单元、电流取能单元分别或同时对储能单元充电的方法如下：所述电压取能单元和电流取能单元，耦合到交流电压和电流后，先进行半波整流，再经过稳压管调节输出电压幅值，最后分别通过二极管隔离后，接入所述储能单元。上述储能单元包括稳压管、并联在所述稳压管两端的滤波电容、与滤波电容的一个极板相连接的开关管、与开关管另一端相串联的电感、与电感另一端相连接的电容、并联在电容两端的储能电容，所述电容的另一个极板与滤波电容的另一个极板相连接，所述电感与电容组成LC电路；所述开关管由两级双向高压触发二极管级联而成，通过两端电压差控制导通；通过所述稳压管稳定电压取能单元、电流取能单元获得的电压，并向所述滤波电容充电，当所述滤波电容两端电压达到额定电压后，所述开关管导通，随后通过所述LC电路对储能电容进行储能。上述电流取能单元包括铁芯和以螺旋状缠绕在铁芯上的导流带。上述铁芯为采用镍-锰-锌-铁烧结成的柔性铁磁材料；铁芯的长度为20cm、宽度为2cm、厚度为2mm；所述导流带的宽度为4mm、厚度为3mm，缠绕间隔为2mm。上述储能控制单元包括低压差线性稳压器、电压检测芯片、第一二极管D1～D3和第二二极管D4；所述低压差线性稳压器的1号管脚为电压输入端，3号管脚为电压输出端，2号管脚为控制脚，4号管脚接地；当所述电压检测芯片的1号管脚电压大于设定值时，2号管脚输出高电平，当1号管脚电压小于设定值时，2号管脚输出低电平，3号管脚接地；所述第一二极管D1～D3串联在低压差线性稳压器的1号管脚与电压检测芯片的1号管脚之间，所述低压差线性稳压器的2号管脚与电压检测芯片的2号管脚相连接，所述第二二极管D4连接在低压差线性稳压器的3号管脚与电压检测芯片的1号管脚之间。上述第一二极管D1～D3具体采用的是硅二极管，第二二极管D4具体采用的是锗二极管。利用高压电力设备自身的电磁场获取能量，拥有并联运行的电压、电流两套获取能量的系统，既可在高电压情况下利用孤立耦合电极原理采集电压能量，可在大电流情况依据电磁感应原理从设备流过的大电流中获取能量，两个取能单元独立工作，互不干扰，从而为高压设备用传感器提供稳定电能。其核心单元包括：电压取能单元、电流取能单元、储能单元及储能控制单元一、电压取能单元孤立耦合电极从高压电场中获取电场能量的核心设备是孤立耦合电极孤立耦合电极，其获取到空间电荷后即可转换为电能，此时获取的是高电压，微弱电流信号。处于电场中的导体获得单位电势所需电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置，其特征在于，包括电压取能单元、电流取能单元、储能单元和储能控制单元；所述电压取能单元、电流取能单元分别或同时从电力设备获取高电压、低电流能量，通过所述储能单元实现低电压、高电流转换，并进行电能存储；当电力设备状态检测传感器运转需要电能时，所述储能控制单元控制储能单元为电力设备状态检测传感器提供电能；当所述储能单元的电量不足时，所述储能控制单元及时停止放电，所述储能控制单元继续进行储能。

【技术特征摘要】
1.一种用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置，其特征在于，包括电压取能单元、电流取能单元、储能单元和储能控制单元；所述电压取能单元、电流取能单元分别或同时从电力设备获取高电压、低电流能量，通过所述储能单元实现低电压、高电流转换，并进行电能存储；当电力设备状态检测传感器运转需要电能时，所述储能控制单元控制储能单元为电力设备状态检测传感器提供电能；当所述储能单元的电量不足时，所述储能控制单元及时停止放电，所述储能控制单元继续进行储能。2.根据权利要求1所述的用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置，其特征在于，所述电压取能单元、电流取能单元分别或同时对储能单元充电的方法如下：所述电压取能单元和电流取能单元，耦合到交流电压和电流后，先进行半波整流，再经过稳压管调节输出电压幅值，最后分别通过二极管隔离后，接入所述储能单元。3.根据权利要求1所述的用于电力设备状态检测传感器的自取能电源装置，其特征在于，所述储能单元包括稳压管、并联在所述稳压管两端的滤波电容、与滤波电容的一个极板相连接的开关管、与开关管另一端相串联的电感、与电感另一端相连接的电容、并联在电容两端的储能电容，所述电容的另一个极板与滤波电容的另一个极板相连接，所述电感与电容组成LC电路；所述开关管由两级双向高压触发二极管级联而成，通过两端电压差控制导通；通过所述稳压管稳定电压取能单元、电流取能单元获得的电压，并向所述滤波电容充电，当所述滤波电容两端电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景刚，高山，刘媛，贾勇勇，李洪涛，陶加贵，赵科，吴昊，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国网江苏省电力公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32