[发明专利]一种基于输电线路的在线取能电源装置

说明书

本发明涉及一种基于输电线路的在线取能电源装置，包括依次连接的取能线圈、取能模块、电源管理模块和辅助供能模块，电源管理模块连接有负载，取能线圈套设在输电线路上，取能线圈包括取能磁芯和缠绕在取能磁芯上的漆包铜线，取能磁芯的材质为纳米晶磁芯，取能磁芯的结构为环形开气隙磁芯，取能磁芯上对称设置有两个气隙。与现有技术相比，本发明具有能更加稳定持续给负载提供电能、且取能效率更高、有效解决当线路的电流很小以及线路短路、受到雷击等危害时存在的供电死区的问题等优点。

技术领域

本发明涉及高压输电线路电气设备监测的供电领域，尤其是涉及一种基于输电线路的在线取能电源装置。

背景技术

为了使输电线路上的监测设备及电子装置可以持续稳定的工作，目前使用较多的供能方式主要有三种。第一种是太阳能板和蓄电池供能，电池是传统的供电能源且应用十分广泛，太阳能板通过吸收太阳能转化为电能进而储存到蓄电池中，当阳光充足时可以充分利用清洁资源，这种方式基本能满足供电需求；第二种是激光供能，是在低压侧将电能通过激光器转化为光能，然后通过光纤传到高压侧，由于这种方式是通过光纤传递，实现了高、低压的电气隔离；第三种是感应取电供能，根据的是电磁感应原理，可以从输电线路上直接取能，使得高低压的隔离绝缘问题得以解决。

第一种太阳能板和蓄电池供能由于体积相对较大，难以安装，且受天气影响较大，连续阴雨天气太阳能板无法工作；第二种激光供能的激光光源的输出功率和发光波长易受周围环境温度的影响，若无温度补偿措施，则光源无法稳定输出，另一方面激光供能的光电转化效率低，传输的功率不高，只有使用大功率的激光发生器，才能获得大功率的激光供能，但却提高了成本，且二极管在大电流的运行条件下使用寿命较短；第三种感应取能有两个待解决的问题，一是当线路流过的电流很小，要保证电源可以正常给负载供电，二是当母线通过大电流或发生短路故障、雷击等产生冲击性大电流时，要设计保护电路给取能电源提供保护。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的感应取能的供能方式在线路电流较小时无法正常供电、当母线通过大电流或发生短路故障、雷击时稳定性较差的缺陷而提供一种基于输电线路的在线取能电源装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于输电线路的在线取能电源装置，包括依次连接的取能线圈、取能模块、电源管理模块和辅助供能模块，所述电源管理模块连接有负载，所述取能线圈套设在输电线路上，所述取能线圈包括取能磁芯和缠绕在取能磁芯上的漆包铜线，所述取能磁芯的材质为纳米晶磁芯，所述取能磁芯的结构为环形开气隙磁芯，所述取能磁芯上对称设置有两个气隙。

所述纳米晶磁芯具有较高的磁饱和感应强度，初始磁导率、最大磁导率都比较高，且启动电流小。

所述取能模块包括依次连接的抗冲击保护电路、整流滤波电路和开关电源集成稳压器，所述抗冲击保护电路与取能线圈连接，所述开关电源集成稳压器与电源管理模块连接。

进一步地，所述抗冲击保护电路包括并联连接的双向瞬态二极管和压敏电阻。

进一步地，所述整流滤波电路包括整流电路和滤波电路。

进一步地，所述整流电路具体为单向全桥PWM整流电路，所述滤波电路具体为LC型滤波电路。

所述漆包铜线缠绕在取能磁芯上的匝数的计算公式如下所示：

其中，N为匝数，E₂是感应电压，L是线圈电感，f是系统频率，μ₀是真空磁导率，μ_n是磁芯相对磁导率，S是磁芯截面积，I₁是一次侧电流大小。

所述辅助供能模块包括太阳能板和锂电池，由太阳能板把光能转化为电能对锂电池进行充电。

进一步地，所述太阳能板和锂电池之间设有充电开关。