[发明专利]一种输电线路在线监测系统电源

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种在线监测系统，尤其涉及一种输电线路在线监测系统电源。

背景技术

输电线路在线监测系统供电方式很多，监测系统中的远传信号中继装置可以安装在杆塔底部或周围比较低矮的位置，所以一般都会采用太阳能供电，可以选用相对较大的电池板和容量较大的蓄电池组。但是对于悬挂在高压输电线上的监测设备的传感器的供电，较大功率的太阳能板体积过大且受天气影响；单独蓄电池不能提供足够的功率；激光供能易受地理条件限制，设备复杂导致成本过高且功率和效率都很低；电压互感器对绝缘的要求比较高，易受周围电磁环境影响；微波和超声波供电虽然已经取得一定进展，且功率也较高，但仍不成熟，需进一步深入研究，目前在军事领域已经得到了应用。

电流互感器（TA）取电在电力行业已经得到广泛的应用，但大部分都用在功率很小的监测设备中，如故障定位系统中TA用2组线圈分别进行电流采样和取能，功率只有几十毫瓦，但配以电池，足以提供相应能量。但这种供能方式存在取电死区，在母线电流很小时，如仅有几安培到十几安培时，根本不足以提供用电设备所需能量；且一年的不同季节，一天的不同时段，母线的负荷电流变化很大，母线电流波动造成二次侧取电十分不稳定，一次电流过大或过小都会对电源的稳定输出产生很大的影响。

利用2个电池轮流供电的方式增加电池寿命，并提高电源的可靠性和稳定性，但超级电容已可部分替代电池的功能，并在充放电次数和使用寿命上优于电池。此外，当监测系统有数据远传装置时，超级电容的瞬时大功率放电特性可很好地满足发送数据瞬间的大功率需求，而不会引起大幅压降。

发明内容

为了克服母线负载端电压变化、电流不稳定的难题，本发明提出一种输电线路在线监测系统电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过超级电容过渡输出的方式来减小电流死区和稳定输出；二次侧过电压保护储存利用多余能量来防止一次电流过大对二次侧输出稳定造成影响。

输电线路在线监测系统电源包括电流互感器、过压保护、超级电容充电控制和电源管理四个部分。

所述电流互感器采用开合式，卡在输电线上，利用输电线上的电流变化引起周围磁场的变化，完成通过电磁感应从输电线取电的过程。

所述过压保护包括充电芯片、继电器以及其它元件，根据前端电压信号进行过压保护。

所述超级电容充电控制为尽量减小母线电流死区，使用双电容，通过对两个电容的控制，间接控制超级电容的充电与放电。

所述电源管理由锂电池充放电控制和负载电源选择两个部分组成。

本发明的有益效果是：系统使用电流互感器取电，利用超级电容的大容量储能和快速充放电特性，经储能超级电容和放电超级电容输出给监测系统供电。电源根据负载端电压变化，通过控制储能电容与放电电容的通断，利用储能电容为放电电容充电，最后通过放电电容对外供电。针对母线电流不稳定，过压保护部分特别设计了能量再利用电路。

附图说明

图1 电源结构。

图2 过压保护。

图3 超级电容充电控制。

图4 电源管理。

具体实施方案

电流互感器采用开合式，卡在输电线上，输电线上的电流变化引起周围磁场的变化，电能变为磁能，引起互感器上穿过线圈的磁场变化，在线圈两端感应出感应电动势，此时磁能又转化为电能，从而完成通过电磁感应从输电线取电的过程。此时取出的电能为不稳定的交流，经过外部整流滤波后变成直流输出。

图1中，电源结构包括取电互感器、冲击保护、整流滤波、稳压、超级电容、锂电池及控制部分。其中冲击保护采用1个瞬态抑制二极管（TVS），其稳压值略大于后端稳压芯片最大允许输入值；整流采用常用的桥式整流；滤波也为常用 型LC滤波；超级电容1储存能量用来为超级电容2充电，作为储能电容使用；超级电容2给负载供电，作为放电电容使用。

图2中，电阻R1、R2、R3为均压电阻，前端电压被均分在3 个电阻上，设继电器动作电压为 ，稳压芯片最大、最小输入电压分别为 、 。当R3两端的电压小于继电器的动作电压时，继电器选通“1”端，滤波后全部电压加到稳压芯片两端，全部功率提供给负载；当R3的电压大于继电器动作电压时，继电器选通“2”端，R1被切除，R2和R3电压接入稳压芯片输入端，供给负载；R1电压接入锂电池充电芯片输入端，为电池充电提供能量。