【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，具体涉及一种基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置和方法。
技术介绍
1、电力输电线路运行安全的重要性及与日俱增的事故安全隐患，需要在电力电缆上及其周围环境中安装大量二次低压设备，如监测设备、控制设备，以确保电力电缆的正常安全运行。由于电力电缆传输距离较远，电力输电线路的输电传输方式多样，环境复杂，故对电力输电线路的二次低压设备供电成为一大难题。因此，开发出性能良好，适宜野外环境等多种工作环境，且维护安装相对便捷的电源并将其应用于电力电缆状态参数在线监测，并保证其可靠性是保证整个电力系统安全生产和安全供电的必要条件。
2、目前，大多数采用直接用电池给设备供电，虽然供电方式简单，但电池容量有限，使用寿命短，一旦电池耗尽，将使二次低压设备停止工作。因此，期望提供通过从输电线路上取得一部分电能来提供持久供电的技术。然而，该技术的难点之一在于，尽管高压输电线路流过的电流很大，但采用接触式磁芯取能二次侧线圈感应得到的电流很小，无法满足在线监控设备的供能需求。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置和方法。
2、本专利技术采用如下的技术方案。
3、根据本专利技术的第一方面，提供一种基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置。该装置包括取能单元、监测单元、控制单元和储能单元；所述取能单元包括铁芯、绕设在所述铁芯上的一次侧线圈和二次侧线圈、第一伸缩模块和第二伸缩模块；所述一次侧线
4、进一步的，所述控制单元还用于：根据所述一次侧线圈中的电压和电流确定所述一次侧线圈中的电压变化率和电流变化率；当确定所述一次侧线圈中的电流变化率超过第一阈值且所述一次侧线圈中的电压变化率不超过第二阈值时，产生用于增加气隙长度的收缩控制信号至所述第一伸缩模块和所述第二伸缩模块；当确定所述一次侧线圈中的电流变化率不超过所述第一阈值且所述一次侧线圈中的电压变化率超过第二阈值时，产生用于减小气隙长度的伸展控制信号至所述第一伸缩模块和所述第二伸缩模块。
5、进一步的，所述第一气隙位于所述一次侧线圈所在的区段内，所述第二气隙位于所述二次侧线圈所在的区段内。
6、进一步的，所述第一伸缩模块和所述第二伸缩模块各自包括：驱动元件、上伸缩元件、下伸缩元件和弹性元件；所述驱动元件用于驱动上伸缩元件和下伸缩元件进行收缩动作和伸展动作；所述上伸缩元件和下伸缩元件分别固定设置于所述驱动元件的相对侧；所述驱动元件与所述铁芯固定连接；所述弹性元件套设在所述驱动元件、上伸缩元件和下伸缩元件上；所述一次侧线圈和二次侧线圈均缠绕在弹性单元上；其中，所述第一伸缩模块和第二伸缩模块中的所述驱动元件接收并根据所述收缩控制信号驱动所述上伸缩元件和所述下伸缩元件进行收缩动作，以使所述一次侧线圈和二次侧线圈所在区段中的气隙增大；所述第一伸缩模块和第二伸缩模块中的所述驱动元件接收并根据所述伸展控制信号驱动上伸缩元件和下伸缩元件进行伸展动作，以使所述一次侧线圈和二次侧线圈所在区段中的气隙减小。
7、进一步的，所述储能单元包括：电池、电压转换器、滤波器、输出稳压器；所述二次侧线圈依次经由所述电压转换器和所述滤波器连接至所述电池；所述输出稳压器用于对所述电池的输出电压进行稳压。
8、进一步的，所述储能单元还包括连接至所述电池的电源切换器；所述监测单元还用于监测所述滤波器输出的电压和所述输出稳压器输出的电压；所述控制单元还用于根据所述滤波器输出的电压和所述输出稳压器输出的电压生成充电控制信号或放电控制信号至所述电源切换器；所述电源切换器响应于所述充电控制信号而使所述电池处于充电状态，且响应于所述放电控制信号而使所述电池处于放电状态。
9、进一步的，所述控制单元还用于当所述一次侧线圈的电压大于或等于安全电压阈值时，使所述二次侧线圈与所述储能单元断开。
10、进一步的，二次侧线圈中的线圈圈数是一次侧线圈中的线圈圈数的n倍，n为正整数。
11、根据本专利技术的第二方面，提供一种基于改变气隙距离的电缆智能安全取能方法。该方法采用了根据本专利技术第一方面所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，且包括如下步骤：
12、s1、通过监测单元监测一次侧线圈和/或二次侧线圈两端的电压和流过的电流，若控制单元确定一次侧线圈的电压小于安全电压阈值，则将二次侧线圈连接至所述储能单元，若一次侧线圈的电压达到或超过安全电压阈值，则使二次侧线圈与所述储能单元断开；
13、s2、通过控制单元根据所述一次侧线圈和/或二次侧线圈中的电压和电流，控制所述第一伸缩模块和第二伸缩模块的收缩动作和伸展动作。
14、进一步的，步骤s2还包括：通过控制单元根据所述一次侧线圈中的电压和电流确定所述一次侧线圈中的电压变化率和电流变化率；当控制单元确定所述一次侧线圈中的电流变化率超过第一阈值且所述一次侧线圈中的电压变化率不超过第二阈值时，产生用于增加气隙长度的收缩控制信号至所述第一伸缩模块和所述第二伸缩模块；当控制单元确定所述一次侧线圈中的电流变化率不超过所述第一阈值且所述一次侧线圈中的电压变化率超过第二阈值时，产生用于减小气隙长度的伸展控制信号至所述第一伸缩模块和所述第二伸缩模块。
15、本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，
16、1、通过监测单元采集一次侧线圈和二次侧线圈的电压信号，确定一次侧线圈的电流变化率和电压变化率，并根据该电流变化率和电压变化率调整第一气隙和第二气隙的长度，从而灵活地对二次侧线圈生成的电能时间和大小进行调节。
17、2、可以基于一次侧线圈较大的电流信号的变化率和一次侧线圈较小的电压信号变化率，生成收缩动作控制信号，以增加一次侧线圈和二次侧线圈所在区段中的气隙长度，能延长二次侧线圈感应电能时间，即延长生成电能时间；基于一次侧线圈较小的电流信号值和一次侧线圈较小的电压信号值，生成伸展动作控制信号，以减少一次侧线圈和二次侧线圈之间的气隙长度，使得在较小的电流的情况下也能使二次侧线圈感应电能，生成更多的电能，用于供电和充电。
18、3、通过检测一次侧线圈的电压是否大于安全电压阈值，并在大于安全电压阈值时断开二次侧线圈与电压转换器的电连接，可以防止烧毁电压转换器。
19、4、通过将二次侧线圈中的线圈圈数设置为一次侧线圈中的线圈圈数的n倍，可以将由铁芯、一次侧线圈和二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，包括取能单元、监测单元、控制单元和储能单元；
2.根据权利要求1所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述控制单元还用于：
3.根据权利要求2所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述第一气隙位于所述一次侧线圈所在的区段内，所述第二气隙位于所述二次侧线圈所在的区段内。
4.根据权利要求3所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述第一伸缩模块和所述第二伸缩模块各自包括：驱动元件、上伸缩元件、下伸缩元件和弹性元件；
5.根据权利要求1所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述储能单元包括：电池、电压转换器、滤波器、输出稳压器；
6.根据权利要求5所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述储能单元还包括连接至所述电池的电源切换器；
7.根据权利要求1所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的基于改变气隙距
9.一种基于改变气隙距离的电缆智能安全取能方法，采用了根据权利要求1-8中任一项所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能方法，其特征在于，步骤S2还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，包括取能单元、监测单元、控制单元和储能单元；
2.根据权利要求1所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述控制单元还用于：
3.根据权利要求2所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述第一气隙位于所述一次侧线圈所在的区段内，所述第二气隙位于所述二次侧线圈所在的区段内。
4.根据权利要求3所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述第一伸缩模块和所述第二伸缩模块各自包括：驱动元件、上伸缩元件、下伸缩元件和弹性元件；
5.根据权利要求1所述的基于改变气隙距离的电缆智能安全取能装置，其特征在于，所述储能单元包括：电池、电...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁奇，顾黄晶，周韫捷，原佳亮，宋炳辰，陈润田，余玮平，周宏，张永康，沈斌，杨勇诚，周婕，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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