本实用新型专利技术提出了一种取能单元和无源高压在线监测装置，该装置包括电流传感器、脉冲发生器、取能单元、中央处理器和收发单元；取能单元直接从高压输电线路上取能为中央处理器供电，中央处理器接收电流传感器输出的模拟小信号和脉冲发生器输出的脉冲信号并计算得到高压输电线路的电流值和电压值，中央处理器通过收发单元将电流值和电压值进行上传。该取能单元具有不存在取能盲区，取能方便，输出可靠电源等优点；该无源高压在线监测装置可实现电压、电流等参数的实时在线监测，并可通过收发单元传送至主控装置或远程控制单元进行管理，具有测量范围宽，精度高，成本低廉等优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于工频高电压检测、测量、电场取能领域，具体涉及一种取能单元以及具有该取能单元的无源高压在线监测装置。技术背景对于工作在高压输配电线路上的监测类装置，传统取能的方法是利用电流互感器取得电能量，利用电磁感应定律通过输配电线路上流过的电流在电流互感器的次级感应出电流，通过一些电路的控制得到一定能量的电源输出。但是这种方法依靠输配电线路的电流工作，当线路上的电流过低时，依靠电流互感器取能并不能得到可靠的电源输出。对于高压输配电线路，传统的测量电压的装置和方法是利用传统的电压互感器将高电压变为低电压，从而实现电压的监测，但是这种装置存在体积大，生产成本高，安装不方便等缺陷。为此，迫切需要本领域的技术人员开发出能够克服现有技术缺陷的取能单元和监测装置。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本技术的目的之一在于提出一种取能方便、能够输出可靠电源的取能单元，该取能单元是通过如下技术方案实现的一种取能单元，该单元包括第一取能电路、第一整流电路和电能转换输出电路，所述第一整流电路的输入端与第一取能电路相连、其输出端与电能转换输出电路相连；所述第一取能电路将交流电送至第一整流电路转化为直流电后，经电能转换输出电路转换后输出隔离电压。进一步地，所述第一取能电路包括直接从高压输电线路获取交流电的电容器C，该电容器C包括平行于大地、且架设于高压输电线路与大地之间的上、下极板。进一步地，将所述上极板连接到高压输电线路上、下极板悬空，或者将所述高压输电线路作为上极板、下极板悬空。进一步地，所述第一整流电路包括整流桥以及与整流桥的输出端依次并联的平滑滤波电容器Cl和稳压管D2。进一步地，所述电能转换输出电路包括DC/DC转换器。本技术的另一目的在于提出一种无源高压在线监测装置，该装置是通过如下技术方案实现的一种无源高压在线监测装置，该装置包括上面所述的取能单元，还包括电流传感器、脉冲发生器、中央处理器和收发单元和；其中，所述取能单元直接从高压输电线路上取能为中央处理器供电，所述中央处理器分别与电流传感器和脉冲发生器的输出端相连，并通过电流传感器输出的模拟小信号和脉冲发生器输出的脉冲信号获得高压输电线路的电流值和电压值，所述中央处理器通过收发单元将得到的电流值和电压值进行上传。进一步地，所述脉冲发生器包括第二取能电路、第二整流电路、储能与保护电路、脉冲发生与限流电路、控制电路和脉冲输出电路；所述第二取能电路从高压输电线路上获取交流电，并将其送至第二整流电路转化为直流电，所述储能与保护电路对直流电进行电能存储后输出直流电；所述脉冲发生与限流电路根据控制电路所产生的用于中断三极管二次击穿的控制信号，将输出的直流电转化成脉冲信号；最后通过脉冲输出电路产生输出脉冲信号。进一步地，所述第二取能电路包括直接从高压输电线路获取交流电的电容器C3，该电容器C3包括平行于大地、且架设于高压输电线路与大地之间的上、下极板。进一步地，将所述上极板连接到高压输电线路上、下极板悬空，或者将所述高压输电线路作为上极板、下极板悬空。进一步地，所述第二整流电路包括整流桥。进一步地，所述储能与保护电路包括电容器C4，对电容器C4进行充电，并将该电容器C4上的电压直接作用于脉冲发生与限流电路。进一步地，所述脉冲发生与限流电路包括MOS管Ql和电阻器R1，所述MOS管包括和储能与保护电路相连的漏极、与三极管集电极相连的源极以及与电阻器Rl相连的栅极。进一步地，所述控制电路包括电压检测子单元、延时子单元和控制信号输出子单元，所述电压检测子单元包括分压电阻，所述延时子单元包括定时器，所述控制信号输出子单元包括控制逻辑电路；所述延时子单元根据电压检测子单元发出的延时信号进行延时处理，并使控制信号输出子单元启动，所述控制信号输出子单元输出控制信号来中断三极管的二次击穿。进一步地，所述脉冲输出电路包括三极管Q2、光耦和两个电阻器R2、R3，所述三极管的发射极和电阻器R3的一端分别与光耦相连，所述电阻器R3的另一端与电阻器R2的一端相连，所述电阻器R2的另一端与三极管的基极相连。与现有技术相比，本技术的一个或多个实施例有益效果是I)该取能单元具有不存在取能盲区，取能方便，不依赖于电流，即使在高压线路上没有电流的情况下也能得到持续可靠的电源输出等优点。2)该无源高压在线监测装置可实现电压、电流等参数的实时在线监测，并可通过收发单元传送至远程服务器进行管理，具有测量范围宽，精度高，低功耗，结构简单，成本低廉等优点。附图说明图I是本文中无源高压在线监测装置实施例的结构原理图；图2是基于空间电场取能的电容分压原理实施例不意图；图3是本文中取能单元实施例的电路图；图4是脉冲发生器实施例的结构原理图；图5是脉冲发生器实施例的电路图；图6是控制电路实施例的结构原理图；图7是待测电压输入与测量脉冲输出的波形实施例示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的取能单元和无源高压在线监测装置做进一步的详细描述。如图I所示，本例中的一种应用在高压输电线路上的智能在线监测装置，包括取能单元、脉冲发生器、电流传感器、中央处理器和收发单元五部分。取能单元直接从高压输电线路上取能为中央处理器供电，中央处理器接收电流传感器输出的模拟小信号并计算出高压线路的电流值，中央处理器还接收脉冲发生器输出脉冲信号并计算出高压输电线路的电压值；中央处理器将电流值和电压值以及通过电流、电压值进一步计算得到的有功功率、视在功率等电参数通过收发单元传至主控装置或远程控制单元，从而实时在线监测高压线路的运行情况。下面对上述五部分的结构和工作原理进行详细说明。I.取能单元本例中的取能单元可以作为独立的自供能单元应用于各种位于高压输电线路附 近的环境中，也可以作为本技术无源高压在线监测装置的输入端，主要负责从高压线路周边电场取得能量，所有的后级单元使用的能量都是从取能单元得到的。如图3所示，取能单元可以包括第一取能电路、第一整流电路和电能转换输出电路，第一整流电路的输入端与第一取能电路相连、其输出端与电能转换输出电路相连；第一取能电路将交流电送至第一整流电路转化为直流电后，经电能转换输出电路转换后输出隔离电压Uout，为后级电路提供工作电源。I. I)第一取能电路采用图2中的电容器C直接从高压交流线路上取能，如图2所示，该电容器包括平行于大地、且架设于高压交流线路与大地之间的上极板I和下极板2 可以将上极板I直接连接到高压交流线路上，下极板2悬空；也可以直接将高压交流线路作为上极板1，下极板2悬空。这里，可以把下极板2对地视作一个电容器，其电容标记为Cd，如图2中所示。由于电容在通过交流电时有容抗，根据电容分压原理，电容器C上可以分得一定的电压，高压输电线路与大地之间的高压电场使该电容器C的上、下极板之间产生电压差U。，通过公式U = ULxt^求得电压差U。，其中，UL为高压输电线路的相电压，Z。为电容 Zc+Zcd器C的容抗，Zcd为下极板与大地之间产生的电容Cd的容抗。本例中，通过在高压线路附近设置电容器C，将聚集在电容器C的两个极板上的能量进行收集，并通过相应处理，来为后级电路提供电源。I. 2)第一整流电路包括整流桥Dl以及与整流桥Dl的输出端依次并联的平滑滤波电容器Cl和稳压本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种取能单元，其特征在于该单元包括第一取能电路、第一整流电路和电能转换输出电路，所述第一整流电路的输入端与第一取能电路相连、其输出端与电能转换输出电路相连；所述第一取能电路将交流电送至第一整流电路，转化为直流电后，经电能转换输出电路转换后输出隔离电压。2.如权利要求I所述的取能单元，其特征在于所述第一取能电路包括直接从高压输电线路获取交流电的电容器C，该电容器C包括平行于大地、且架设于高压输电线路与大地之间的上、下极板。3.如权利要求2所述的取能单元，其特征在于将所述上极板连接到高压输电线路上、下极板悬空，或者将所述高压输电线路作为上极板、下极板悬空。4.如权利要求1-3任一项所述的取能单元，其特征在于所述第一整流电路包括整流桥以及与整流桥的输出端依次并联的平滑滤波电容器Cl和稳压管D2。5.如权利要求1-3任一项所述的取能单元，其特征在于所述电能转换输出电路包括DC/DC转换器。6.一种无源高压在线监测装置，其特征在于该装置包括如权利要求1-5任一所述的取能单元，还包括电流传感器、脉冲发生器、中央处理器和收发单元，其中， 所述取能单元直接从高压输电线路上取能为中央处理器供电，所述中央处理器分别与电流传感器和脉冲发生器的输出端相连，并通过电流传感器输出的模拟小信号和脉冲发生器输出的脉冲信号获得高压输电线路的电流值和电压值，所述中央处理器将获得的所述电流值和电压值通过收发单元进行上传。7.如权利要求6所述的无源高压在线监测装置，其特征在于所述脉冲发生器包括第二取能电路、第二整流电路、储能与保护电路、脉冲发生与限流电路、控制电路和脉冲输出电路；所述第二取能电路从高压输电线路上获取交流电，并将其送至第二整流电路转化为直流电，所述储能与保护电路对直流电进行电能存储后输出直流电；所述脉冲发生与限流电路根据控制电路产生的用于中断三...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭增桥，赵羡龙，冯志学，王维彬，杨立新，丁贺苹，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：
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