[实用新型]高压输电线路故障监测的耦合取能电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电源系统，尤其是交流高压输电线路检测、监测装置的在线取能电源系统，主要是用于给高压输电线路检测、监测装置提供稳定可靠、易于实现而且方便维护的电源。

背景技术

在对输电线路导线覆冰状态、导线温度、导线微风振动、雷击故障等进行在线监测时，其电源的供给是关键问题之一，由于各种信号采集及数据发送单元都在架空线附近，不可能使用常规电源。而且由于电源工作在野外，工作环境恶劣，对电源可靠性和易于维护性都提出了很高的要求，因此，开发出性能良好的特种电源并将其应用于输电线路在线检测、监测系统，具有重要的实用价值。

目前应用最多的供电方式是太阳能供电，但这种方式受气候条件影响较大，在阴雨天和夜晚都不能有效供电，必须配合蓄电池来工作，并且存在转换效率不高、电源寿命不长和维护周期太短的缺点；激光供能在电子电流互感器和有源型光学电流互感器上得到了应用，但采用这种供电方式的电源不适合在野外工作，而且激光供能同样存在转换效率低下的缺陷，并且造价高昂。

实用新型内容

为了给输电线路检测、监测装置提供稳定可靠、方便维护而且易于实现、造价低廉的电源，鉴于目前采用的太阳能供电存在的诸多缺点，本实用新型提供了一种利用Rogowski(洛氏)线圈通过耦合的方式直接从输电导线上在线取能的电源系统。

本实用新型提供的高压输电线路耦合取能电源系统主要包括线圈取能、耦合变压器变压、全波整流滤波电路整流滤波和DC/DC变换器稳压四部分，取能线圈的输出接耦合变压器的输入，耦合变压器的输出接全波整流电路，全波整流滤波电路的输出经DC/DC模块稳压输出。

线圈取能为利用一个环形超微晶铁芯的Rogowski线圈通过互感耦合的方式从输电导线上在线取能，输电导线垂直于铁芯的环面穿心而过，为了方便安装，铁芯做成两个半环的结构。为了防止输电导线中出现较大工作电流时铁芯饱和进而引起感应电压波形畸变，以及产生的过电压对后续电路造成损害，在铁芯上开有一道厚度为0.1cm的气隙。

取能线圈的输出接一个耦合变压器，变压器的变比分为两个可以切换的档级，变压器的副边线圈有头端、尾端和中间三个引出端，其中中间和尾端两个引出端之间的线圈匝数为整个副边线圈匝数的5/6，中间和尾端两个引出端可以通过一个继电器触点的闭合来短接。在变压器的原边并联有一个由分压电阻和两个稳压二级管组成的电压取样电路，将两个稳压二极管的电压经过一个保护电阻输出到一个交流继电器的线圈输入上，继电器的触点输出接到变压器副变的中间和尾端两个引出端上。

当输电线路处于大电流运行状态时，在Rogowski线圈上会感应出很高的感应电压，当这个电压超过一定阀值范围，达到继电器触发电压时，会触发继电器的触点闭合，从而将变压器副边的一部分线圈短接，将变压器变比降低到原来的1/6，从而将整流电路的输入电压控制在预定范围之内。

变压器的输出接一个全波整流桥电路来将交流变为直流，整流桥器件要满足其反向耐压大于变压器提供的最大输出电压，选用反向压降比较小的肖特基二极管，以保证在母线小电流情况下，因整流桥反向导通压降而损失掉的电压尽量小，在全波整流电路的输出加一个平波电抗器来滤波。

为了防止冲击电流对DC/DC模块造成损害，在整流滤波电路的输出端接有一个保护电路，保护电路由一个瞬态抑制二极管和一个耗能电阻串联组成，瞬态抑制二极管一端连在平波电抗的输出端，另外一端和耗能电阻并联，耗能电阻的另外一端接在整流桥电路的低电位输出端。当整流桥输出电压较低时，保护电路不工作，不会降低后端DC/DC模块的输入电压。当整流桥输出电压过高，超出DC/DC模块的输入电压范围时，保护电路导通，能量由耗能电阻消耗掉，保证后端电路处于安全范围之内。

感应电压经过整流、滤波后得到的直流电压会随电网电压和电流的波动、负载和温度的变化而变化，因此需要经DC/DC模块处理以维持输出直流电压稳定，从而满足高压侧测量装置的供电需求，整流滤波电路的输出端高电位接LM2576的输入引脚，整流滤波电路的输出端低电位接地，同时LM2576的接地端和使能端直接接地，在输入端和地之间加输入电容14，LM2576的输出端和地之间加续流二极管16，LM2576的输出端后串入储能电感17，LM2576的反馈端接到储能电感的输出上。DC/DC选用集成芯片LM2576组成，基于LM2576的稳压方案现在已经十分成熟，只需加入很少的外围器件就可以得到稳定的输出电压。