專利名稱：一種高壓感應(yīng)取電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于輸電線路上高壓感應(yīng)取電裝置，該裝置將高壓輸電線路周圍的磁能轉(zhuǎn)換為電能，可直接對負(fù)載供電或?qū)π铍姵剡M(jìn)行充電的感應(yīng)取電裝置，體積小， 安裝方式簡單，實(shí)用性強(qiáng)。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的快速發(fā)展，工作在高壓輸電線路上的電氣設(shè)備越來越多，對電能質(zhì)量 (穩(wěn)定性、不間斷性等)的要求也越來越高，由于大多數(shù)輸電線路地處偏遠(yuǎn)，而傳統(tǒng)的太陽能和蓄電池供電方式，難以提供較大電源功率，且成本太高，無法實(shí)現(xiàn)全天候供電。電源供給問題已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了高壓線路監(jiān)測設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用。目前應(yīng)用較多的高壓側(cè)供電方式蓄電池供電、太陽能供電、電容分壓取能供電寸。(1)蓄電池供電蓄電池供電結(jié)構(gòu)簡單，但蓄電池壽命較短，容易損壞，在高壓側(cè)更新也比較困難。(2)太陽能供電太陽能供電是利用光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能存儲供負(fù)載使用。該方法節(jié)能環(huán)保，但太陽能供電易受光照強(qiáng)度、外界環(huán)境溫度變化和季節(jié)變換等因素的影響，且轉(zhuǎn)換效率不高，限制其應(yīng)用。(3)電容分壓取能供電高壓電容取能供電是在高壓母線和地之間連接高壓電容分壓器，從高壓母線上取得的能量經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后，向高壓側(cè)供電。這種供電方式的優(yōu)點(diǎn)可以為高壓側(cè)提供穩(wěn)定電源，但采用該方法面臨比感應(yīng)取電更大的困難，首先是如何保證取能電路和后續(xù)工作電路之間的電氣隔離問題，要求更為嚴(yán)格的過電壓防護(hù)和電磁兼容設(shè)計(jì)；其次是誤差來源較多，溫度、雜散電容等都影響其性能；再次就是功率有限，雖然可以通過改變電容的大小調(diào)整，但大電容將帶來更多的問題。從目前的應(yīng)用和分析結(jié)果表明，高壓感應(yīng)取電裝置解決了上述取電裝置的不足， 實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)穩(wěn)定的供電，體積小、安裝方式簡單，具有廣闊的應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容一種高壓輸電線路上的感應(yīng)取電裝置，其特征在于它由取電線圈和感應(yīng)取能電源模塊兩部分組成。取電線圈采用可變直徑的感應(yīng)線圈，在內(nèi)外相配的線圈框架內(nèi)纏繞線圈繞組，可按電磁感應(yīng)線圈的直徑選擇組合拼接。感應(yīng)取能電源模塊包括取能功率調(diào)節(jié)部分、 整流濾波穩(wěn)壓支路、DC-DC直流-直流變換器。取電線圈的輸出接功率調(diào)節(jié)部分，其中功率調(diào)節(jié)部分的電容補(bǔ)償器跨接在取電線圈的兩端，扼流線圈串接在取電線圈之后，功率調(diào)節(jié)部分的輸出接整流濾波穩(wěn)壓支路的輸入；整流濾波穩(wěn)壓支路由一個橋式整流裝置、LC濾波器和一個二極管，輸出端接DC-DC直流-直流變換器的輸入，為負(fù)載和蓄電池提供電能。[0012]所述的取電線圈是一種可變直徑的電磁感應(yīng)線圈，可變直徑取電線圈整體為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，由圓形的內(nèi)框架、外圈和線圈繞組組成。內(nèi)框架是由若干個圓弧形的內(nèi)框板拼接而成，在每個弧形內(nèi)框板的兩端設(shè)有互相連接的球形凸榫和榫槽，將相鄰內(nèi)框板的凸榫和榫槽按順序連接起來就構(gòu)成了內(nèi)框架；外圈是由與內(nèi)框板相配的外圈蓋拼接而成，外圈蓋形狀與內(nèi)框板一致，尺寸按比例配合；內(nèi)框架的外側(cè)面均勻分布著條狀隔離筋，沿條狀隔離筋纏繞線圈繞組。在內(nèi)框架的外側(cè)面設(shè)有與外圈相連的連接口，在外圈上有相應(yīng)的連接凸緣， 內(nèi)外圈是由連接口與連接凸緣扣在一起而連成一體的。所述的取電線圈是一種可變直徑的電磁感應(yīng)線圈，在實(shí)際應(yīng)用中，線圈直徑的變化主要體現(xiàn)在組裝過程中，由于實(shí)際需要的線圈直徑不同，內(nèi)框架和與其相配的外圈設(shè)有多種不同的弧長規(guī)格，可根據(jù)需要的不同規(guī)格尺寸選擇相應(yīng)的內(nèi)框架和外圈組裝取電線圈，使用過程中線圈直徑不可變。取電線圈的直徑確定之后，纏繞在內(nèi)框架外側(cè)面的繞組匝數(shù)可根據(jù)輸出要求的不同設(shè)定具體的數(shù)值。所述的取電線圈采用高飽和磁導(dǎo)率鐵基非晶合金軟磁材料。所述的取能功率調(diào)節(jié)部分包括并接于取電線圈的電容補(bǔ)償器和串接的扼流線圈。 并接于取電線圈輸出端的電容補(bǔ)償器具有快速吸收尖峰和緩沖高頻的作用；扼流線圈采用磁導(dǎo)率小、有明顯磁滯效應(yīng)材料，做成具有電流漏斗效應(yīng)的電感。所述的整流濾波支路采用橋式整流串接濾波電感、并接濾波電容后接DC-DC直流-直流變換器的輸入端。所述的整流濾波穩(wěn)壓支路的穩(wěn)壓部分為穩(wěn)壓二極管。所述的DC-DC變換器可以是典型的降壓斬波BUCK變換器，用于控制輸出電壓的穩(wěn)定。所述的蓄電池供電和直接對負(fù)載供電的切換由二極管實(shí)現(xiàn)，保證外接電源的優(yōu)先級更高。本裝置根據(jù)輸電線纜上的電流大小，有三種工作狀態(tài)1、輸電線纜上電流很小，小足以使電路工作，裝置處于未啟動狀態(tài)，不對負(fù)載輸出電壓和功率。2、輸電線纜上電流足夠大，甚至非常大時，此時取能功率調(diào)節(jié)部分控制取能的功率，在蓄電池儲滿能量后，取得的功率與負(fù)載消耗的功率相等。嚴(yán)格限制多余的能量進(jìn)入電路，保護(hù)電路正常工作。3、輸電線纜上電流能夠使裝置啟動工作，但取得的能量小于負(fù)載的功率時，電路處于斷續(xù)工作狀態(tài)，此時電路以最大效率取能，并為蓄電池充電，在蓄電池儲滿能量之前， 先不對負(fù)載輸出電壓和功率，當(dāng)蓄電池儲滿能量后，再對負(fù)載供電。本實(shí)用新型利用電磁感應(yīng)的原理，通過可變直徑的取電線圈感應(yīng)輸電線上的電流，經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓后為負(fù)載和蓄電池提供電能。在線路出現(xiàn)雷擊等故障電流時，該取電裝置能及時保護(hù)后端設(shè)備如驅(qū)鳥裝置、氣象參數(shù)檢測裝置、視頻監(jiān)控裝置、舞動監(jiān)測裝置等。 本實(shí)用新型解決了高壓輸電線路高壓側(cè)設(shè)備的供電問題，且結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，實(shí)用性強(qiáng)。

[0025]此處的附圖說明是為了進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施案例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。 在附圖中圖1、本實(shí)用新型的實(shí)施例的示意圖。圖2、取電線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3、取電線圈的內(nèi)框板結(jié)構(gòu)示意圖。圖4、取電線圈的外圈蓋結(jié)構(gòu)示意圖。圖5、DC-DC直流-直流變換器的電路圖。圖6、取電線圈的直接供電和蓄電池供電的切換電路圖。附圖標(biāo)號說明101-高壓輸電線纜，201-磁芯，202-可變直徑取電線圈，301-扼流線圈，302-補(bǔ)償電容器，40-橋式整流器，50-穩(wěn)壓二極管，601-濾波阻抗器，602-濾波電容，70-DC-DC直流-直流變換器，801-直接供電和蓄電池供電的切換二極管，802-保護(hù)電阻，90-蓄電池1-內(nèi)框架，2-外圈，3-線圈繞組，4-內(nèi)框板，5-外圈蓋，6_球形凸榫，7_榫槽，8_條狀隔離筋，9-連接口，10-環(huán)形凸緣。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。在本高壓取電裝置中，高壓輸電線纜(101)穿過可變直徑取電線圈O02)的磁芯
(201)中，可變直徑取電線圈(202)與高壓輸電線纜(101)緊密抱合，可變直徑取電線圈
(202)感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢經(jīng)與取能線圈串聯(lián)的扼流線圈(301)和并聯(lián)的補(bǔ)償電容(302)補(bǔ)償后，進(jìn)入橋式整流裝置(40)，橋式整流裝置00)的輸出串接穩(wěn)壓二極管(50)，在輸出端串接濾波電感(601)以消除高頻諧波和浪涌，并接濾波電容(602)，為DC-DC直流-直流變換器提供平穩(wěn)的電能。DC-DC直流-直流變換器的輸出串接二極管(801)，防止輸電線纜 (101)停電時蓄電池對DC-DC直流-直流變換器(70)的反沖，保護(hù)電阻(802)和切換開關(guān)二極管(803)并聯(lián)后串接蓄電池(90)，在輸電線纜(101)故障停電時及時切換蓄電池(90) 供電，保證輸電線上的監(jiān)測設(shè)備的持續(xù)供電。本實(shí)用新型采用的是一種可變直徑的取電線圈，整體結(jié)構(gòu)為圓環(huán)形，如圖2所示 由圓形的內(nèi)框架(1)、外圈(2)和線圈繞組(3)組成。內(nèi)框架(1)是由若干個圓弧形的內(nèi)框板(4)拼接而成，在每個弧形內(nèi)框板(4)的兩端設(shè)有互相連接的球形凸榫(6)和榫槽(7)， 將相鄰內(nèi)框板的凸榫(6)和榫槽(7)按順序連接就構(gòu)成內(nèi)框架(1)；外圈(2)是由與內(nèi)框板⑷相配的外圈蓋(5)拼接而成，外圈蓋(5)形狀與內(nèi)框板⑷一致，尺寸按比例配合； 內(nèi)框架(1)的外側(cè)面均勻分布著條狀隔離筋(8)，沿條狀隔離筋(8)纏繞線圈繞組(3)。在內(nèi)框架⑴的外側(cè)面設(shè)有與外圈⑵相連的連接口(9)，在外圈上有相應(yīng)的連接凸緣(10)， 內(nèi)外圈上由連接口(9)與連接凸緣(10)扣在一起而連成一體的。在實(shí)際應(yīng)用中，線圈直徑的變化主要體現(xiàn)在組裝過程中，由于實(shí)際需要的線圈直徑不同，內(nèi)框架(1)和與其相配的外圈( 設(shè)有多種不同的弧長規(guī)格，可根據(jù)需要的不同規(guī)格尺寸選擇相應(yīng)的內(nèi)框架(1)和外圈(2)組裝取電線圈，使用過程中線圈直徑不可變。取電線圈的直徑確定之后，纏繞在內(nèi)框架(1)外側(cè)面的繞組C3)匝數(shù)可根據(jù)輸出要求的不同設(shè)定具體的數(shù)值。 磁芯O01)由鐵基非晶合金軟磁材料構(gòu)成，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Ts = 1. 7T，初始磁導(dǎo)率> 1000，最大磁導(dǎo)率> 20000。
權(quán)利要求1.一種高壓感應(yīng)取電裝置，其特征在于它由取電線圈和感應(yīng)取能電源模塊兩部分組成，取電線圈采用可變直徑的電磁感應(yīng)線圈，在內(nèi)外相配的線圈框架內(nèi)纏繞線圈繞組，可組合拼接不同直徑的電磁感應(yīng)線圈，感應(yīng)取能電源模塊包括取能功率調(diào)節(jié)部分、整流濾波穩(wěn)壓支路、DC-DC直流-直流變換器；取電線圈的輸出接取能功率調(diào)節(jié)部分，其中取能功率調(diào)節(jié)部分的電容補(bǔ)償器跨接在取電線圈的兩端，扼流線圈串接在取電線圈之后，取能功率調(diào)節(jié)部分的輸出接整流濾波穩(wěn)壓支路的輸入；整流濾波穩(wěn)壓支路包括一個橋式整流裝置、LC 濾波器和一個二極管，整流濾波穩(wěn)壓支路的輸出端接DC-DC直流-直流變換器的輸入，為負(fù)載和蓄電池提供電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓感應(yīng)取電裝置，其特征在于可變直徑的電磁感應(yīng)線圈整體為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，由圓形的內(nèi)框架、外圈和線圈繞組組成；內(nèi)框架是由若干個圓弧形的內(nèi)框板拼接而成，在每個弧形內(nèi)框板的兩端設(shè)有互相連接的球形凸榫和榫槽，將相鄰內(nèi)框板的凸榫和榫槽按順序連接起來就構(gòu)成了內(nèi)框架；外圈是由與內(nèi)框板相配的外圈蓋拼接而成，外圈蓋形狀與內(nèi)框板一致，尺寸按比例配合；內(nèi)框架的外側(cè)面均勻分布著條狀隔離筋， 沿條狀隔離筋纏繞線圈繞組；在內(nèi)框架的外側(cè)面設(shè)有與外圈相連的連接口，在外圈上有相應(yīng)的連接凸緣，內(nèi)框架和外圈是由連接口與連接凸緣扣在一起而連成一體的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓感應(yīng)取電裝置，其特征在于整流濾波穩(wěn)壓支路采用橋式整流串接濾波電感、并接濾波電容后接DC-DC直流-直流變換器的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓感應(yīng)取電裝置，其特征在于整流濾波穩(wěn)壓支路的穩(wěn)壓器件為穩(wěn)壓二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓感應(yīng)取電裝置，其特征在于DC-DC直流-直流變換器采用降壓斬波BUCK變換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓感應(yīng)取電裝置，其特征在于蓄電池和直接對負(fù)載供電的切換由二極管實(shí)現(xiàn)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種輸電線路上的高壓感應(yīng)取電裝置，由取電線圈和感應(yīng)取能電源模塊組成。取電線圈等電位固定安裝在高壓輸電線纜上，通過高飽和磁導(dǎo)率鐵基非晶合金軟磁材料磁芯匯聚交變磁通，產(chǎn)生交變電動勢；感應(yīng)取能電源模塊將取電線圈產(chǎn)生的交變電動勢經(jīng)取能功率調(diào)節(jié)部分、整流濾波穩(wěn)壓支路、DC-DC直流-直流變換器為蓄電池和負(fù)載提供電能。本裝置采用可變直徑的取電線圈，通過組合拼裝各種不同規(guī)格的框架并在其內(nèi)部纏繞線圈，可制成不同直徑的電磁感應(yīng)線圈，方便用戶使用。本技術(shù)方案利用輸電線路本身的能量解決了現(xiàn)有高壓側(cè)設(shè)備傳統(tǒng)供電方式的不足，體積小，安裝方式簡單，可廣泛用于中高壓配電電網(wǎng)運(yùn)行、監(jiān)測等領(lǐng)域。
文檔編號H02J17/00GK202206196SQ201120306310
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者崔彥嶺 申請人:中電國科(北京)科技有限公司, 包頭市國領(lǐng)新技術(shù)有限公司