高压感应取能电源和从高压线获取电源以进行供电的方法技术

本发明专利技术提供一种高压感应取能电源和从高压线获取电源的方法，该高压感应取能电源包括：取能单元，从高压线感应第一电动势；补偿单元，从高压线感应不同于第一电动势的第二电动势，并通过第二电动势反向补偿第一电动势的一部分，以使最终输出的电压平稳；冲击保护单元，分别连接至取能单元和补偿单元；整流滤波单元，连接至冲击保护单元，将取能单元和补偿单元共同获取的交流转换为直流并对直流进行滤波；降压稳压单元，对整流滤波单元的输出电压进行稳压并将稳压后的电压降低为合适的恒压输出。本发明专利技术通过引入补偿线圈，利用不同磁性材料起始磁导率的不同而产生电动势不同进行反向抵消，从而实现宽范围补偿，输出平稳的功率，简化电路，降低热耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压供电领域，尤其涉及一种高压感应取能电源和 从高压线获耳又电源以进行供电的方法。
技术介绍
对于发电厂、变电站与输配电线路的状态进行在线监测时，高因用于信号传感与信息传送的电子设备位于高压侧，不能使用常规 电源供电。目前应用较多的高压侧供电方式包括电池供电、线;洛电流感 应取能供电、电容分压取能供电与激光供电，以及太阳能供电等。(1 )电池供电电池供电方式设计直观、简单，但是设备使用期限严重受限于 电池容量与性能，且更换设备或电池必须停电进行，影响供电。(2)线;咯电流感应耳又能供电线路电流感应取能供电是利用高压线路(交流)周围存在的交 变》兹场，通过电》兹感应原理获耳又能量，然后经过处理l是供给高压侧 电子设备的方法。此供能方式体积小、结构紧凑、绝缘封装简单、5使用安全；供电比较可靠、成本低。设计难点在于高压线路电流不 是稳定值，且变化范围非常大，因此》兹感应线圏必须同时兼顾最小、 最大两种极限条件，后续处理电路应有保护功能，以确保电压稳定 输出。目前，现有的线^各电流感应取能供电装置，其补偿方式采用 电子电^各完成，电蹈4支复杂，过剩功率以发热的形式予以消库C， 一 定程度上降低了电源的可靠性与使用寿命。(3) 电容分压取能供电电容分压取能供电是利用电容分压器从高压线路周围存在的电 场耳又能供电。这种供电方式与线^各电流感应耳又能供电方式类似。由 于一次电压相只于电流来"i兌比4交稳、定，此方案的电源车命出也專交稳、定， 但是设计该方法面临着比线路电流感应取能供电更大的困难。首先 是如何保证取能电路和后续工作电路之间的电气隔离问题，这要求 严才各的过电压防护和电》兹兼容i殳计；其次就是这种方法有着更多的 误差来源，温度、杂散电容等多种因素都将影响该方法的性能；再 次就是采用这种方法得到的功率有限，虽可通过改变电容的大小来 调整功率输出，但过大的电容将会带来更多的问题。(4) 激光供电能量传送到高电压侧，再由光电转换器件将光能量转换为电能量， 经过DC-DC变换后提供稳定的电源输出。该方式突出优点是能量 以光的形式通过光纤传输到高压侧，完全实现高、^氐压侧的电气隔 离，不受电磁干扰的影响，稳定可靠。但其设计之难点在于激光的 发光波长及输出功率都受温度影响，必须采取措施对温度进行自动 控制，这是其一。其二，受激光输出功率的限制，特别是光电转换 效率的影响，该方法提供的能量有限，制作成本高，制约大规模商 用。(5)太阳能供电太阳能供电是利用光伏效应，将太阳能装换为电能并存储，以 供给高压侧的电子设备。该方法环保、节能，但不足之处在于电源 的不稳定性，受光强、外界环境温度变化、季节变化等因素的影响。 另外太阳能电池的转换效率不高问题，使得该方法提供的能量有限， 从而制约了其应用。目前的应用与分析结果表明，线路电流感应取能供电是一种最 有发展前景的供电方式。
技术实现思路
针对以上一个或多个问题，本专利技术提供了 一种高压感应取能电 源和从高压线获取电源以进行供电的方法，引入了补偿线圈，利用 不同磁性材料起始f兹导率的不同，而产生电动势的不同进行反向抵 消，从而实现宽范围补偿，输出平稳的功率，简化电路，降低热耗。根据本专利技术的一个方面，提供了一种高压感应取能电源，用于 从高压线获取电源以进行供电，包括取能单元，用于从高压线感 应第一电动势；补偿单元，用于乂人高压线感应不同于第一电动势的 第二电动势，并通过第二电动势反向补偿第一电动势的一部分，以使最终输出的电压平稳；冲击保护单元，分别连接至取能单元和补 偿单元，用于使随后的器件免受沖击，沖击保护单元还用于雷击保 护；整流滤波单元，连4妄至沖击保护单元，用于将耳又能单元和补偿 单元共同获耳又的交流4争4奐为直流，并对直流进4亍滤波；以及降压稳、 压单元，用于对整流滤波单元的输出电压进4亍稳、压并将稳、压后的电 压降低为合适的恒压输出。取能单元包括取能线圏和取能》兹芯，补偿单元包括补偿线圈和补偿磁芯。取能线圈和补偿线圏反向串联接入。取能i兹芯的起始磁 导率高于补偿i兹芯的起始^兹导率。取能^兹芯和补偿》兹芯的半径和体积由所需要的输出功率来确定；以及取能线圏和补偿线圈的匝数由所需要的输出功率来确定。取能^兹芯可以由冷轧硅钢制成，补偿/磁芯可以由白铁皮制成。 取能磁芯可以由坡莫合金或纳米晶材料制成，补偿磁芯可以由冷轧 硅钢制成。根据本专利技术的另 一方面，还提供了 一种用于从高压线获取电源 以进行供电的方法，该方法包括通过取能单元从高压线感应第一 电动势，通过补偿单元从高压线感应不同于第一电动势的第二电动 势，其中，第一电动势高于第二电动势，第二电动势反向补偿第一 电动势的一部分，以使输出的电压平稳；将取能单元和补偿单元感 应出的交流输出到沖击保护单元，以使随后的器件免受冲击；将经 过沖击保护单元的交流输出至整流滤波单元，以将共同获耳又的电流 转换为直流，并对直流进4于滤波；以及通过降压稳压单元对整流滤 波单元的输出电压进行稳压并将稳压后的电压降低为合适的恒压输 出。其中，取能单元的取能线圏和补偿单元的补偿线圈反向串联接 入。取能单元的取能磁芯的起始磁导率高于补偿单元的补偿磁芯的 起始》兹导率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申 请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并 不构成对本专利技术的不当限定。在附图中8图1是根据本专利技术的高压感应取能电源的框图2是根据本专利技术的用于从高压线获取电源以进行供电的方法 的流程图。l体实施方式下面参考附图，详细说明本专利技术的具体实施方式。线路电流感应取能供电的能量来自高压线路，取能是通过一个 绕有线圈并穿套于高压线路的vf兹环来完成的。目前，该供电方式亟 需解决的问题包括1 )在线路电流的宽范围变化情况下，提供稳定 的输出；2)长期的低热耗稳定运行。近年来关于线路电流感应取能供电的研究，国内外有很多报道。 要求高压侧电子设备在高压线路电流较d、的条件下能够工作，可通 过选取高初始磁导率的磁性材料，例如坡莫合金、纳米晶材料等制 作取能磁芯，适当调整取能线圈匝数的方式解决。但是，当线路电 流较大时，取能线圈将产生很大一部分过剩功率，且电压较高，目 前报道中所采用的方法多是基于复杂的电子电路的补偿方法，使其 能够工作于较大的线路电流。因采用复杂的电子电路，降低了电源 的可靠性，同时，线3各电流举交大时电源处于高热一毛运^f亍状态，亦缩 短了使用寿命。本专利技术针对发电厂、变电站与输配电线路的状态进行在线监测 时所釆用的感应取能电源电路复杂、热耗大等问题，提出了一种新 的。除了 传统感应取能电源所用取能线圏外，本专利技术引入了补偿线圈，利用 不同磁性材料起始磁导率的不同，而产生电动势的不同进行反向抵 消，从而实现宽范围补偿，输出平稳的功率，简化电路，降低热耗。图1是根据本专利技术的高压感应取能电源的结构框图。如图l所 示，根据本专利技术的高压感应取能电源，用于从高压线获取电源以进行供电，其包括取能单元102,用于从高压线感应第一电动势； 补偿单元104，用于/人高压线感应不同于第一电动势的第二电动势， 并通过第二电动势反向补偿第一电动势的一部分，以使最终输出的 电压平稳；冲击^f呆护单元106,分别连4妄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压感应取能电源，用于从高压线获取电源以进行供电，其特征在于，包括：　取能单元，用于从高压线感应第一电动势；　补偿单元，用于从所述高压线感应不同于所述第一电动势的第二电动势，并通过所述第二电动势反向补偿所述第一电动势的一部分，以使最终输出的电压平稳；　冲击保护单元，分别连接至所述取能单元和所述补偿单元，用于使随后的器件免受冲击；　整流滤波单元，连接至所述冲击保护单元，用于将所述取能单元和所述补偿单元共同获取的交流转换为直流，并对所述直流进行滤波；以及　降压稳压单元，用于对所述整流滤波单元的输出电压进行稳压并将稳压后的电压降低为合适的恒压输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁明，李跃，李光权，任燕，王赟，陈海彬，
申请(专利权)人：梁明，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]