用于高压输电线路上的感应取电装置概要

用于高压输电线路上的感应取电装置

技术领域

本发明涉及电工技术领域，具体是一种用于高压输电线路上的感应取电装置，为设置于高压输电线路上的监控、监测等设备提供低压供电电源。

背景技术

高压输电线路上常需要安装一些用于监控、监测线路状况的辅助设备，这些设备需要用到较低电压的稳压电源，如用到5V、6V、12V等电压，尽管这些设备耗电量不一定大，但是电源提供却很不方便。

目前，高压输电线路上辅助设备所需电源一般有如下解决办法：

1、采用太阳能电池板，但太阳能电池板在长期工作一段时间后，就需要维护或更换，这在重要的输电线路上就需要停电，所以此种方法不可靠；

2、通过光纤进行激光供电，存在供电量小的缺点，且由于激光发射器、光纤、光电转换器易老化，极易影响供电质量；

3、利用高压输电线的电流进行感应取电，即利用电流互感器从高压输电线进行感应取电。由于电流互感器一次侧电流变化很大，从数安培到数千安培变化，因此，在应用电流互感器实现电源时，需要考虑到线路的过电流、短路电流等非正常因素，还必须保证电流互感器二次侧电流稳定可靠。

考虑到，电流互感器具有如下的特性：二次侧电流产生磁通会抵消一次侧电流产生的磁通，即产生去励作用。当一次侧电流一定、而二次侧电流增大时，其去励作用加强，使一次侧电流励磁磁通减小，二次侧感应电动势减小，二次线圈端电压降低。极端地，假如用理想的电流互感器，若互感器二次侧短路，那么电流互感器的接入与否对一次侧不产生影响（类似于理想变压器二次端开路），基于

此，用电流互感器做电源宜用并联分流式稳压电路。例如：专利号为“02224999.0”、名称为“从高压线上获取能量的低压电源”的中国专利即是基于上述原因，应用线性分流电路实现，但是当电流互感器一次侧电流很大时，二次侧电流相应较大，需功率管分流的电流将较大，根据功率计算公式W=UI，功率管功耗将很大，不但降低了电源的效率，而且易烧毁功率管，限制了该电源的适用范围。

发明内容

本发明为了解决现有利用高压输电线上电流进行感应取电实现的电源存在的应用效果不佳等问题，提供了一种用于高压输电线路上的感应取电装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：用于高压输电线路上的感应取电装置，包括用于挂置在高压输电线上的可开闭式环状铁心、绕置于环状铁心上的二次线圈、以及输出调整电路；所述输出调整电路包含两交流输入端A、C与二次线圈两端连接的整流电路、脉宽调制电路（可用集成电路也可用分立电路完成其功能）、电压采样电路、连接于整流电路两直流输出端间的分流支路、以及正极输出线端B和负极输出线端D；所述整流电路的两直流输出端间连接有高频滤波电容C6，整流电路直流输出端的正极端经隔离二级管D1与正极输出线端B相连，负极端与负极输出线端D相连；所述分流支路由开关型功率器件Q2和限流电阻R12串联构成，接在整流电路输出后隔离二级管D1前；脉宽调制电路与电压采样电路并联连接于正极输出线端B与负极输出线端D之间，脉宽调制电路的采样信号输入端与电压采样电路的采样信号输出端相连，驱动脉冲输出端与分流支路中开关型功率器件Q2的控制端相连，且正极输出线端B与负极输出线端D间还连接有工频滤波电容C5。所述脉宽调制电路、电压采样电路是现有公知的功能电路，且电路变形很多。

应用时，将可开闭式环状铁心挂置在高压输电线上，高压输电线正常供电时，二次线圈两端产生感应电压，经整流电路整流、隔离二极管D1隔离、工频滤波电容C5滤波后，经由输出线端B、D对外输出电压。当高压输电线的电流增大或本发明所述装置的外接负载减小时，会使由输出线端B、D对外输出的电压升高，导致脉宽调制电路采样信号输入端的电压升高，根据变动大小，脉宽调制电路输出脉冲变宽，使分流支路中开关型功率器件Q2的导通时间加长，分流的有效电流增加，二次电流去励作用增强，使输出线端B、D对外输出的电压下降，综合作用效果使输出线端B、D对外输出的电压不致于升高过大，达到稳压的目的；当高压输电线的电流减小或本发明所述装置的外接负载增加时，情况正相反：脉宽调制电路根据采样信号输入端的电压减小，脉宽调制电路输出脉冲变窄，缩短分流支路中开关型功率器件Q2的导通时间，减少分流的有效电流，二次电流去励作用减弱，使输出线端B、D对外输出的电压升高，综合作用效果使输出线端B、D对外输出的电压不致于降低过大，达到稳压的目的。

另外，由于整流电路输出端采用较大电容滤波（几百到数千微法）-工频滤波电容C5，整流电路的二极管导通角变小，即整流电路的二极管不是全周期导通的，如果分流支路分流的是整流后经大电容滤波后的电流，它不能正确地反馈到二次线圈输出端，即不能形成有效的去励电流。而在接入隔离二极管D1后，可将整流后的脉动电流跟滤波后的电流加以隔离，使分流支路分流的是未经工频滤波的脉动电流，在脉宽调制电路输出脉冲来驱动分流支路中开关型功率器件Q2工作时，分流的是经整流后得到的正弦波的半周（未经大电容滤波的脉动电流），由于开关频率比较高（数十千赫到数百千赫，后述实施例的工作频率为40kHz），分流支路中开关型功率器件Q2分流电流波形的包络线为正弦波的半周，开关型

功率器件Q2端电压波形（即二极管正端电压波形）的包络线亦为正弦波的半周，参见附图3、4（所示为脉宽调制电路输出占空比为50%的脉冲时的理想情况），反映到二次线圈中通过电流波形的包络线为完整的正弦波。前述得到了各波形包络线，它既有50Hz工频成分，也含有数十kHz的高频开关频率成分，接入一只高频滤波电容C6对高频开关频率成分滤除，高频滤波电容C6的容量取1μF左右，仅滤除高频开关频率成分，而对50Hz工频频率成分起不到滤波作用，就可使包络线变成很接近光滑的实线，如图3、4所示，可以明确看出接入高频滤波电容C6和不接入高频滤波电容C6时，开关型功率器件的电压、电流波形差别，其中，T1为工频（50Hz）的周期，图中显示出半个周期的波形；T2为开关频率（40kHz）的周期，U C表示接入高频滤波电容C6时开关型功率器件的电压波形，U表示未接入高频滤波电容C6时开关型功率器件的电压波形；I C表示接入高频滤波电容C6时开关型功率器件的电压波形，I表示未接入高频滤波电容C6时开关型功率器件的电压波形。这样，二次线圈中通过的是较光滑的正弦波电流，可有效地达到去励作用，从而达到稳压输出的目的。针对图3、4需说明以下两点：一是为方便作图，尽管图中正弦波跟开关脉冲波初相位有严格的关系，但其实际中并不需存在此相位关系，且此相位关系对稳压性能不产生影响；二是在实际中，由于开关型功率器件存在上升和下降时间，同时驱动脉冲亦不是矩形脉冲波，得到的波形并非严格的矩形波，应呈现馒头形状，这正好可以减少矩形波的高次谐波对外形成干扰。

与现有技术相比，本发明仍采用并联分流式稳压电路结构，但在分流支路中采用开关型功率器件，并在装置的输出端与分流支路间加接隔离二极管，使开关型功率器件对整流后得到的脉动电流进行分流，开关型功率器件在脉宽调制电路