一种利用架空地线感应电流的供电装置及其供电方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种利用架空地线感应电流的供电装置及供电方法。所述装置和方法通过采用小型电流互感器与变压器串并连接形成电流源为储能单元提供充电电流输入，并根据电流控制单元的信号来控制电流输入单元是否旁路转移输入电流,从而实现输出功率的调整，所述供电装置和方法相比传统电流互感器供电方式，采用多个小型电流互感器及变压器的串并连接方法，实现在感应电流较小时保证电源具有充足输出功率。同时，多个电流互感器及变压器实现了取能电源装置的模块化和小型化结构，减轻了现场使用时安装重量和体积，便于电力杆塔现场安装和维护。和维护。和维护。

【技术实现步骤摘要】
一种利用架空地线感应电流的供电装置及其供电方法


[0001]本专利技术涉及电力输电线路杆塔上监测装置的供电领域,并且更具体地，涉及一种利用架空地线感应电流的供电装置及其供电方法。

技术介绍

[0002]为加快电力物联网和智能电网的建设，应对输电线路和杆塔抵御自然灾害造成的损失。大量在线监测设备被投入电力系统中。目前，常见的取能方式有：基于输电导线电流的电流互感器取能法，光伏电池板取能法，专用低压市电供电通道法。光伏电池板取能法的取能功率受环境影响大。基于输电导线电流的电流互感器取能法只能为高压侧负载供电。专用低压市电供电通道辐射半径有限，难以满足长距离输电线路需求。因此，寻找一种可靠的地电位侧取能方案具有现实工程意义。
[0003]根据静电场理论可知，导线电荷不在接地的地线中形成纵向的电流与电势。分析磁场理论可知，工频导线电流通过磁耦合在大地杆塔架空地线组成的回路中激发感应电动势。若架空地线通过杆塔逐塔接地，则大地杆塔架空地线回路导通产生流过架空地线的电流。利用电流互感器传输从架空地线中流过的电流为在线监测设备供电，可实现在架空输电线路地电位侧为监测设备供电的目的，这也是很多论文及参考文献的提到的方法，其中，如何在小电流获取较高的功率，是急需解决的问题之一。
[0004]ZL201210097460.1提供一种在串补平台布置的互感器供电电源。该电源将线路侧电源的输电线路作为供电电源，线路电流不受电流互感器及其后续电路的影响，可视为电流源。在5％-120％额定电流下(输电线路的额定电流在2000A-5000A之间)，采用1个电流互感器皆可获得所需功率，但该方法所涉及电流互感器变比较大，设备庞大，无法适用于架空地线感应电流的供电电源。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中利用架空地线感应电流为输电线路低压侧负载提供电源的装置过于庞大的技术问题，本专利技术提供一种利用架空地线感应电流的供电装置，所述供电装置包括：
[0006]N个电流输入单元，其输出端分别与电流控制单元和储能单元连接，用于为储能单元提供充电电流输入，并根据电流控制单元的指令控制是否旁路转移输入电流；
[0007]电流控制单元，其一端与分压单元连接，另一端与电流输入单元连接，用于根据分压单元传输的信号控制电流输入单元的电流是否充电-；
[0008]储能单元，其与电流输入单元连接，用于储存或者释放电能，并将电能传输至直流变换单元；
[0009]分压单元，其与储能单元并联连接，用于测量储能单元两端的电压，并进行分压后输出至电流控制单元；
[0010]直流变换单元，其与储能单元连接，用于将交流电转换为直流电后输出至供电负
载。
[0011]进一步地，所述电流输入单元包括两个穿心式电流互感器，一个变压器，一个固态交流开关和一个整流模块，其中，穿心式电流互感器安装在杆塔上，架空地线单匝穿过穿心式电流互感器中心，所述穿心式互感器的电流输出端按照同名端并联后，与变压器输入端连接，所述变压器的输出端与固态交流开关并联后，与整流模块输入端连接，所述整流模块输出端与储能单元并联连接，所述固态交流开关与电流控制单元连接。
[0012]进一步地，每个穿心式电流互感器的电流输入端并联一个保护模块，所述保护模块包括至少一个空气放电管和一个非线性避雷器。
[0013]进一步地，所述穿心式电流互感器的铁芯由切割的两个半环形铁芯组成，绕组分别均等绕制在两个半环形铁芯上。
[0014]进一步地，所述分压单元包括两个电阻，其串联后与储能单元并联连接，所述分压单元低压臂的输出端与电流控制单元连接。
[0015]进一步地，所述电流控制单元包括N个滞回比较器，N个稳压输入电路和N个开关管，其中，所述N个滞回比较器的负极性输入端与分压单元的输出端连接，所述N个滞回比较器的正极性输入端分别与N个稳压输入电路连接，所述N个滞回比较器的输出端分别与N个开关管连接，所述N个开关管分别与N个固态交流开关连接，所述第i个稳压输入电路的电压值为U
i
，其计算公式为：
[0016]U
i
＝U1+(i-1)
×
ΔU
[0017]式中，2≤i≤N,N为自然数。
[0018]进一步地，所述N的取值不大于10。
[0019]根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种利用架空地线感应电流的供电方法，所述供电方法包括：
[0020]分压单元测量储能单元两端的电压，并进行分压后输出至电流控制单元的滞回比较器；
[0021]N个电流控制单元的滞回比较器分别根据其正极性输入端和负极性输入端电平确定其输出，当其输出为高电平时，其连接的固态交流开关处于关断状态，电流输入单元为储能单元供电；当其输出为低电平时，其连接的固态交流开关处于导通状态，电流输入单元停止为储能单元供电；
[0022]储能单元将交流电传输至直流变换单元；
[0023]直流变换单元将交流电转换为直流电后输出至供电负载。
[0024]进一步地，所述N个电流控制单元的滞回比较器分别根据其正极性输入端和负极性输入端电平确定其输出，当其输出为高电平时，其连接的固态交流开关处于关断状态，电流输入单元为储能单元供电；当其输出为低电平时，其连接的固态交流开关处于导通状态，电流输入单元停止为储能单元供电包括：
[0025]当U
x
≤U1时，N个滞回比较器的输出均为高电平，全部固态交流开关处于关断状态，架空地线中感应电流通过N个电流输入单元同时为储能单元供电，其中，U
x
为分压单元输出至滞回比较器的电压信号；
[0026]当U
i
<U
x
≤U
i+1
时，U
k
小于等于U
x
的滞回比较器的输出为低水平，其连接的固态交流开关处于导通状态，所述固态交流开关连接的变压器的输出端处于短路状态，U
k
大于U
x
的滞
回比较器的输出为高水平，其连接的固态交流开关处于关断状态，架空地线中电流通过固态交流开关处于关断状态的电流输入单元为储能单元供电，其中，1≤i≤N-1，1≤k≤i；
[0027]当U
x
>U
N
时，N个滞回比较器的输出均为低水平，全部固态交流开关处于导通状态，所述固态交流开关连接的变压器的输出端处于短路状态，N个电流输入单元均停止对储能单元进行充电。
[0028]进一步地，所述N的取值不大于10。
[0029]本专利技术技术方案提供的利用架空地线感应电流的供电装置及供电方法通过采用小型电流互感器与变压器串并连接形成电流源为储能单元提供充电电流输入，并根据电流控制单元的指令来控制输入单元是否旁路转换输入电流，从而实现输出功率的调整，所述供电装置和方法相比传统电流互感器供电方式，采用多个小型电流互感器及变压器的串并连接方法，实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用架空地线感应电流的供电装置，其特征在于，所述供电装置包括：N个电流输入单元，其输出端分别与电流控制单元和储能单元连接，用于为储能单元提供充电电流输入，并根据电流控制单元的指令控制是否旁路转移输入电流；电流控制单元，其一端与分压单元连接，另一端与电流输入单元连接，用于根据分压单元传输的信号控制电流输入单元的电流是否充电；储能单元，其与电流输入单元连接，用于储存或者释放电能，并将电能传输至直流变换单元；分压单元，其与储能单元并联连接，用于测量储能单元两端的电压，并进行分压后输出至电流控制单元；直流变换单元，其与储能单元连接，用于将交流电转换为直流电后输出至供电负载。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流输入单元包括两个穿心式电流互感器，一个变压器，一个固态交流开关和一个整流模块，其中，穿心式电流互感器安装在杆塔上，架空地线单匝穿过穿心式电流互感器中心，所述穿心式互感器的电流输出端按照同名端并联后，与变压器输入端连接，所述变压器的输出端与固态交流开关并联后，与整流模块输入端连接，所述整流模块输出端与储能单元并联连接，所述固态交流开关与电流控制单元连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每个穿心式电流互感器的电流输入端并联一个保护模块，所述保护模块包括至少一个空气放电管和一个非线性避雷器。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述穿心式电流互感器的铁芯由切割的两个半环形铁芯组成，绕组分别均等绕制在两个半环形铁芯上。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分压单元包括两个电阻，其串联后与储能单元并联连接，所述分压单元低压臂的输出端与电流控制单元连接。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电流控制单元包括N个滞回比较器，N个稳压输入电路和N个开关管，其中，所述N个滞回比较器的负极性输入端与分压单元的输出端连接，所述N个滞回比较器的正极性输入端分别与N个稳压输入电路连接，所述N个滞回比较器的输出端分别与N个开关管连接，所述N个开关管分别与N个固态交流开关连接，所述第i个稳压输入电路的电压值为U
i
，其计算公式为：U
i
＝U1+(i-1)
×
ΔU式中，2≤i≤N,N为自然数。7.根据权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志远，刘赫，王浩哲，方泳皓，殷禹，董勤晓，李国富，余辉，周玮，陈没，雷雨秋，叶天华，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：