[发明专利]一种开关柜在线监测设备的供电方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关柜在线监测设备的供电方法及装置。

背景技术

目前市面上已有的10kV及以上电压等级输变电场所电力设备在线监测装置、输电线路警示灯等电子设备的供电电源，基本采用电池供电、激光供能或者电流互感器感应取电等几种供电方式。

然而，电池供电存在不能持续不间断的提供稳定、可靠的电能，存在电池失效而失去监控的风险，而且还存在更换电池不方便等不良因素；激光供能系统虽然可靠性较高，但相对较为复杂，而且成本过高，不适合开关柜在线监测等场所使用；采用电流互感器感应取电进行供电的方式，当流经电流互感器的负荷电流较小供电不足时，容易导致采集终端不能正常工作；而当流经线圈的电流过大时，如系统短路故障或电流互感器饱和，在高压侧交流电流过零点时会产生很大的尖峰电压，这种尖峰电压容易造成电子元件击穿故障，从而导致监控失效。

专利ZL.200810163714.9，公开了《一种从高压线路获取弱电电源的装置》，通过制作一根带电容金属层钢芯铝绞线替换原有高压输电线获取弱电电源。这种方法只适用于高压架空线路，不适合作开关柜在线监测等电子设备电源用。并且其靠补偿电路实现稳压，电能转化效率低；未考虑使用储能部件，不能实现短时高功率输出，为满足电子设备功率峰值，取电装置体积、重量都将非常大，其实用性很差。

发明内容

本发明的目的在于现有技术中的不足，提供一种性能可靠、结构简单、使用方便、可从开关柜高压设备上获取弱电电源的供在线监测设备使用的供电装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是利用取电电容器及其对环境杂散电容组成串联电容，在电场作用下取电电容器两端形成一定幅值电位差即电压，此电压经过隔离、跟踪稳压转换、储能之后形成电源。

为实现上述目的，匹配取电电容器电容值及其对环境杂散电容的比值需以在取电电容器上获得跟踪稳压转换部件需要的输入电压。

本发明采用如下技术方案：

一种开关柜在线监测设备的供电方法，利用取电电容器及其对环境杂散电容组成串联电容电路，取电电容器两端在高压电场作用下形成电位差，此电位差即电压经过跟踪稳压转换部件后，为开关柜在线监测设备供电；跟踪稳压转换部件的输出端并联有储能部件；

其中，所述环境包括开关柜壳体及开关柜内所有设备。

一种开关柜在线监测设备的供电方法，包括以下步骤：

步骤1：设定取电电容器的尺寸和形状，取电电容器的形状与开关柜在线检测设备安装点的高压设备形状相同，大小不超过安装点的高压设备的大小。

步骤2：依据取电电容器的形状和尺寸、开关柜高压设备的形状、尺寸及内部结构，利用有限元方法建模计算取电电容器金属薄膜层对环境的杂散电容值C₂；

其中，所述环境包括开关柜壳体以及开关柜内所有不带电设备；

步骤3：依据开关柜高压设备的额定运行电压U_N和高压输变电场所电子设备所需的电压U，按照下式确定取电电容器的电容值C₁：

C₁=C₂*(U_N-U)/U；

步骤4：根据取电电容器的电容值C₁、形状及尺寸，通过电容计算公式或有限元分析的方法，计算取电电容器介质的相对介电常数，确定取电电容器的介质；

步骤5：利用步骤4确定的介质材料作为介质制作取电电容器，将取电电容器与跟踪稳压转换部件相连，为开关柜在线监测设备供电，所述跟踪稳压转换部件的输出端并联有储能部件。

一种开关柜在线监测设备的供电装置，采用上述的开关柜在线监测设备的供电方法，该开关柜在线监测设备的供电装置包括取电电容器、跟踪稳压转换部件及储能部件，其中，取电电容器的一侧与开关柜高压设备相连，取电电容器的两极板与跟踪稳压转换部件的输入端相连，跟踪稳压转换部件的输出端与储能部件并联，跟踪稳压转换部件的输出端与开关柜在线监测设备的电源输入端相连。

所述跟踪稳压转换部件包括隔离元件、AC/DC转换器、过压保护元件、过流保护元件及滤波电路。

所述的储能部件能储存电能为蓄电池或储能电容。

既可以实现短时间大功率输出，又能实现在高压设备停电后继续工作一段时间。

所述跟踪稳压转换与储能部件集成为一个部件，包括一个输入端和两个输出端，输入端与取电电容器的两极板相连，两个输出端均与开关柜在线监测设备的电源输入端相连。