本发明专利技术公开了一种光电电流互感器超声波供能装置，包括一个基于工频出入的驱动电源，该驱动电源设置在低压侧，并电连接一个超声波电声换能器，该电声换能器的谐振面固定连结在一个超声波绝缘传导介质的低压侧端面上，该传导介质的高压侧端面与一个超声波声电换能器的谐振面固定连结，该声电换能器的输出电连接一个电源变换器；电声换能器由驱动电源产生超声波，并通过传导介质远距离传输到高压侧端声电换能器把声能变换成高频电能，再由电源变换器转换为直流电能向光电电流互感器高压侧用电单元输出供电。本发明专利技术具有供电能量大，性能稳定，产生的电磁干扰小，高压绝缘能力强等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于有源光电式电流互感器等高压设备的的供电装置。
技术介绍
电流互感器在电力系统中的电能计量和安全保护等方面起着十分重要的作 用，是电力系统中的一个核心设备。随着电力系统的发展，特别是超高压输电 的发展，电力系统对电流互感器的要求越来越高，传统的电磁式电流互感器由 于存在铁磁饱和、频率响应低、高压绝缘能力差、运行事故多等，已经无法满 足电力系统的发展要求。开发线性性能好、频率范围宽、高压绝缘能力强的电流互感器已经是电力系统发展的迫切需要。光纤电流互感器OCT采用的是光纤、 玻璃等绝缘材料，抗电磁干扰性能好，互感器低压边无开路高压危险，测量精 度高，动态范围大，频率响应范围宽，体积小，重量轻，价格便宜，与数字设 备的接口方便等，它集光、磁、电、计算机技术于一身，是一项通过弱电来测 量强电的高新技术，具有广泛的应用前景，已逐渐成为高压电流互感器的发展 潮流。光纤电流互感器主要有纯光学电流互感器和光电混合式电流互感器两种 形式，纯光学电流互感器由于受环境温度和震动等因素的影响，其性能的稳定 性是困扰其实用化的主要困难；光电混合式电流互感器利用(Rogowski)线圈 的电磁测量原理测量电流，利用光纤通信传输测量信息，克服了纯光学电流互 感器的稳定性差的难题，良好的稳定性使其得到了快速发展，目前已经进入了 实用阶段，但光电混合式电流互感器高压侧的测量、数据处理和光电信息传输系统等需要供电电源，供电电源目前主要有"高压侧一次电流电磁感应供电" 和"激光供能供电"等供电方式。"高压侧一次电流电磁感应供电"在一次电 流比较小时存在供电能不足，形成无法工作的供电死区，当一次电流很大和短 路时又存在供电能量过大，难以泄放和损坏供电电路的难题；激光供能供电虽 然性能稳定，能很好的满足供电的稳定性要求，但供电能量比较小，对测量和 光电传输系统的节能和抗干扰要求很高，而且价格太贵，长期运行寿命不能满 足要求。光电混合式电流互感器的高压侧供能供电是困扰其实用化的核心难题。
技术实现思路
针对现有光电混合式电流互感器高压侧供能供电所存在的难题，本专利技术提 供了一种基于超声波传输能量的光电混合式电流互感器高压侧的供能装置，可 满足有源光电式电流互感器等高压设备高压侧的测量、数据处理和光电信息传 输系统等所需的供电要求。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的 一种光电电流互感器超声波供能装置，包括一个基于工频输入的驱动电源， 其特征在于，该驱动电源设置在低压侧，并电连接一个超声波电声换能器，该 电声换能器的谐振面固定连结在一个超声波绝缘传导介质的低压侧端面上，该 传导介质的高压侧端面与一个超声波声电换能器的谐振面固定连结，该声电换 能器的输出电连接一个电源变换器；电声换能器由驱动电源产生超声波，并通过传导介质远距离传输到高压侧端声电换能器，声电换能器把声能变换成高频 电能，再由电源变换器转换为直流电能向光电电流互感器高压侧用电单元输出。上述方案中，所述的驱动电源包括一个AC—DC变换电路，其输出连接一个 高频逆变电路，该高频逆变电路通过匹配网络输出驱动电流至超声波电声换能 器。所述电声换能器与高频逆变电路之间可设有反馈回路，所述反馈回路包括连接电声换能器反馈信号输出的频率跟踪电路，频率跟踪电路的输出连接控制 信号处理电路，控制信号处理电路的输出通过一个驱动电路输至高频逆变电路 以驱动高频逆变电路中的功率管工作,产生超声调控信号。所述的电源变换器 包括与超声波声电换能器连接的变压器，该变压器的输出连接有高频整流滤波电路，高频整流滤波电路通过一个DC—DC变换器输出稳定的5-12V直流供电电 源。所述声电换能器与电源变换器的电连接可由插头、插座连接。所述超声波 电声、声电换能器可采用压电换能器。本专利技术供能装置能实现从低压侧依绝缘的方式向高压侧的电气设备等供 电。利用超声波把供电能量通过超声波绝缘传导介质从低压侧传送到高压侧， 在高压侧把超声波能量又转换成电能。这样一来供电系统的高电压和低电压两 侧之间是完全电气隔离的，这种供电系统的高压绝缘能力极强，传输的供电能 量大，性能稳定，不受环境因素影响和限制，而且对高压侧的测量和数据处理 系统等产生的电磁干扰影响小。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点1) 不受高压侧一次电流大小的限制，供电能量十分稳定。2) 不仅供电能量稳定，而且能提供比较大的供电能量，对测量系统和光电 传输系统的节能和抗干扰要求低。3) 能在线更换和维修，本专利技术的供电电源由于高低压两侧完全电气隔离， 在高压侧带电运行的状态下，可以在低压侧带电维修和更换供电系统的易损部 件，没有高电压的危险。附图说明图1为本专利技术超声波供能装置结构图。 图2为图1中的驱动电源的功能结构框图。图3为图1中的高压侧的电源变换器的功能结构框图。 图4为图3电源变换器的一个具体电路原理图。图1到图4中1、低压侧驱动电源；2、超声波电声换能器；3、绝缘棒材; 4、超声波声电换能器；5、电源变换器；6、 AC—DC变换电路；7、高频逆变电 路；8、驱动电路；9、匹配网络；10、控制信号处理电路；11、频率跟踪电路;12、匹配网络；13、高频整流滤波电路、14、 DC""DC变换器。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细说明。参考图1,在低压侧用超声波驱动电源1将工频50HZ的电源转换成驱动超 声波换能器所需要的高频超声波，并驱动一个超声波电声换能器2产生超声波 能量。将超声波电声换能器2的发射超声波能量的端面与一个绝缘棒材3低电 压侧端面紧密连接和固定固化；将一个超声波声电换能器4的接收超声波能量 的端面与绝缘棒材3的高电压侧端面紧密连接和固定固化。连接时对各端面要 进行精密抛光，尽量避免连接间隙，降低超声波能量在连接处的反射引起的耦 合损失，连接时也可使用耦合剂提高超声波的传送效率，使用耦合剂时要严格 的密封。将超声波声电换能器4输出的电能用高压侧的电源变换器5转换成高 压侧的用电单元所需要的供电电源。电源变换器5与声电换能器4的电连接可 采用插头、插座的形式，其优点是可从低压侧插拔，方便维修、更换安全。绝 缘棒材3可采用石英棒。如图2所示，超声波驱动电源由AC—DC变换电路6、高频逆变电路7、驱 动电路8、匹配网络9、超声波电声换能器2、频率跟踪电路ll及控制信号处 理电路10等组成。50HZ工频电源经AC—DC变换电路6变换成直流电压；提供 给高频逆变电路7，高频逆变电路把直流电压逆变成高频电压；用一个电感和变压器串联组成的匹配网络9,再与电声换能器2并联实现高频逆变电路7和 超声波电声换能器2之间的最佳匹配，使电路工作在谐振状态，达到超声波的 输出效率最高；驱动电路8驱动高频逆变电路7中的功率管工作,控制信号处理 电路10产生大于500kHz的控制信号，控制驱动电路8;频率跟踪电路11提供 频率反馈信号,通过反馈调控使高频逆变电路7的频率在500kHz ±20kHz内跟踪 超声波电声换能器2的谐振频率点，使换能器工作在最佳状态。超声波电声换 能器2将匹配网络9输出的电能转化成超声波能量传输到绝缘棒材3的低压侧 端。如图3所示，高压侧的电源变换器5由匹配网络12、高频整流滤波电路13、 DC—D本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电电流互感器超声波供能装置，包括一个基于工频输入的驱动电源，其特征在于，该驱动电源设置在低压侧，并电连接一个超声波电声换能器，该电声换能器的谐振面固定连结在一个超声波绝缘传导介质的低压侧端面上，该传导介质的高压侧端面与一个超声波声电换能器的谐振面固定连结，该声电换能器的输出电连接一个电源变换器；电声换能器由驱动电源产生超声波，并通过传导介质远距离传输到高压侧端声电换能器，声电换能器把声能变换成高频电能，再由电源变换器转换为直流电能向光电电流互感器高压侧用电单元输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何文林，王焕然，刘晓辉，席光，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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