一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，包括取電電源、多級(jí)鐵塔和架設(shè)在多級(jí)鐵塔上的兩根架空地線；其中，一根架空地線逐塔接地的方式與每個(gè)鐵塔連接；另一根架空地線分段絕緣單點(diǎn)接地形成取電地線段；所述的取電電源一端連接取電地線段的地線絕緣端，另一端連接鐵塔接地，取電電源將接取電地線段上的感應(yīng)電能轉(zhuǎn)換成在電能給線監(jiān)測系統(tǒng)供電。這種供電方式連續(xù)性好，不會(huì)受到氣象條件的影響，與太陽能或風(fēng)能相比，可大大減小儲(chǔ)能蓄電池的容量。降低了在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體成本，提高其穩(wěn)定性和可靠性，可以實(shí)現(xiàn)低成本高可靠性地解決在線監(jiān)測設(shè)備的供電問題。
【專利說明】
一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于高壓供電電源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種從高壓架空輸電線路地線上的感應(yīng)取電電源，尤其是一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著電力電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)已成為“智能輸電線路”建設(shè)的重要組成部分。然而在線監(jiān)測設(shè)備通常安裝在戶外高壓鐵鐵塔上，由于無低壓電網(wǎng)的供電，因此，具備一個(gè)穩(wěn)定可靠的供電電源是在線監(jiān)測設(shè)備首先必須解決的問題，它直接關(guān)系在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。目前，在線監(jiān)測系統(tǒng)的供電方式主要是蓄電池加太陽能或太陽能、風(fēng)能互補(bǔ)供電。這類供電方式的主要缺點(diǎn)是；受到氣象條件的影響大，在良好的氣象條件下，電源能滿足供電要求，但在線路故障易發(fā)(監(jiān)測系統(tǒng)用電量增大)，且氣象條件惡劣(低溫、履冰、陰雨天或光照不足等)條件下，電源無法保證在線監(jiān)測系統(tǒng)的長時(shí)間正常運(yùn)行。為解決這一問題，往往是增大太陽能電池板或風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率，同時(shí)加大蓄電池的容量，這樣又會(huì)使體積增大，成本大大增加，也給在線監(jiān)測裝置的安裝增加了困難。
[0003]地線取電原理
[0004]高壓架空輸電線路上的地線(避雷線)是為輸電線路防雷而架設(shè)的，在線路正常運(yùn)行時(shí)，地線上會(huì)產(chǎn)生一定的感應(yīng)電壓。當(dāng)?shù)鼐€與地線或地線與大地之間存在電流通道時(shí)會(huì)形成感應(yīng)電流。因此，若將地線“逐塔接地”，就會(huì)造成一定程度的環(huán)流損耗，而為了降低線路損耗，通常將地線通過一個(gè)小間隙接地，線路正常運(yùn)行時(shí)，避雷線對地絕緣，消除環(huán)流損耗，在架空地線遭受雷擊時(shí)，間隙被擊穿，相當(dāng)?shù)鼐€被接地達(dá)到防雷目的。架空地線絕緣后，其感應(yīng)電壓與絕緣地線的長度及線路負(fù)荷電流的大小成正比，地線絕緣段過長，感應(yīng)電壓會(huì)很高，導(dǎo)致線路正常運(yùn)行時(shí)，也會(huì)引起間隙放電或絕緣子被擊穿。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有在線監(jiān)測設(shè)備供電技術(shù)的不足，提供一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，這種供電方式連續(xù)性好，不會(huì)受到氣象條件的影響，與太陽能或風(fēng)能相比，可大大減小儲(chǔ)能蓄電池的容量。降低了在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體成本，提高其穩(wěn)定性和可靠性，可以實(shí)現(xiàn)低成本高可靠性地解決在線監(jiān)測設(shè)備的供電問題。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，包括取電電源、多級(jí)鐵塔和架設(shè)在多級(jí)鐵塔上的兩根架空地線;其中，一根架空以地線逐塔接地的方式與每個(gè)鐵塔連接;另一根架空地線分段絕緣單點(diǎn)接地形成取電地線段;所述的取電電源一端連接取電地線段的地線絕緣端，另一端連接鐵塔的接地端，取電電源將取電地線段上的感應(yīng)電能轉(zhuǎn)換成電能給在線監(jiān)測系統(tǒng)供電。
[0008]所述取電電源包括連接器、電壓變換器、整流濾波器及輸出電壓調(diào)理電路;所述連接器將地線絕緣端上的電壓通過電抗器引入電壓檢測和控制單元和無觸點(diǎn)開關(guān)，電壓檢測和控制單元控制無觸點(diǎn)開關(guān)，無觸點(diǎn)開關(guān)輸出端與電壓變換器初級(jí)輸入相連，電壓變換器的次級(jí)輸出端通過整流濾波器獲得直流電壓，再經(jīng)過穩(wěn)壓電路輸出連接電壓調(diào)理電路，電壓調(diào)理電路輸出電能；電壓檢測和控制單元與電壓變換器的初級(jí)輸出端均連接鐵塔接地，整流濾波器低壓接地。
[0009]還包括與電抗器輸出端連接的避雷器，避雷器連接鐵塔接地。
[0010]還包括與無觸點(diǎn)開關(guān)輸出端連接的瞬態(tài)過壓保護(hù)電路，瞬態(tài)過壓保護(hù)電路連接鐵塔接地。
[0011]還包括與整流濾波器輸出端連接的過壓保護(hù)器，過壓保護(hù)器接地。
[0012]還包括與穩(wěn)壓電路連接的蓄電池，蓄電池連接電壓調(diào)理電路;蓄電池接地。
[0013]所述穩(wěn)壓電路由寬輸入升降壓開關(guān)穩(wěn)壓單元組成，輸入電壓范圍為8V-100V。
[0014]所述接取電地線段的長度為I?3km。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下技術(shù)效果:
[0016]本實(shí)用新型取電電源，利用地線(避雷線)上存在的感應(yīng)電壓通過取電裝置獲取電能，地線分段絕緣單點(diǎn)接地，當(dāng)?shù)鼐€一端接地，另一端絕緣時(shí)，在地線的絕緣端仍會(huì)存在一定的感應(yīng)電壓，取電電源的輸入，一端連接取電地線的絕緣端，另一端接鐵塔地，而地線取電正是在此獲取電源，以便利用。這樣既消除了環(huán)流損耗，又避免了絕緣段感應(yīng)電壓過高帶來的危害。本實(shí)用新型從架空輸電線路上防雷地線的感應(yīng)取電，則是利用了輸電線路的損耗，只要輸電線路正常運(yùn)行時(shí)，就能獲取一定功率的電源。能夠?yàn)楦邏杭芸蛰旊娋€路上的各種在線監(jiān)測設(shè)備或蓄電池供電，解決了太陽能或風(fēng)能供電方式在長期無光無風(fēng)(弱光弱風(fēng))存在的問題，供電連續(xù)性好，不受氣象條件的影響，可有效地減小儲(chǔ)能蓄電池的容量，降低了在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體成本，提高系統(tǒng)電源的穩(wěn)定性和可靠性，具有較好經(jīng)濟(jì)效益，將是未來在線監(jiān)測系統(tǒng)最有效的供電方式。
[0017]進(jìn)一步，取電電源包括連接器、無觸點(diǎn)開關(guān)、電壓變換器、整流濾波器和輸出電壓調(diào)理電路，連接器將地線絕緣端的電壓通過電抗器引入取電裝置的輸入，電壓變換器的次級(jí)輸出通過整流濾波器獲得直流電壓，直流電壓在經(jīng)過寬輸入升降壓開關(guān)穩(wěn)壓單元，將不穩(wěn)地的直流電源轉(zhuǎn)換成一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，開關(guān)穩(wěn)壓單元的輸出連接輸出電壓調(diào)理電路，電壓調(diào)理輸出的電壓為一連續(xù)、穩(wěn)定和可靠的直流電源。電抗器連接于取電地線的絕緣端到取電裝置的輸入之間，能夠限制輸入浪涌電流。
[0018]進(jìn)一步，初級(jí)電壓檢測和控制單元輸入電壓檢測和控制，有效解決了輸入過電壓時(shí)，后級(jí)電路的保護(hù)問題。
[0019]進(jìn)一步，無觸點(diǎn)開關(guān)由固態(tài)繼電器組成，具有高耐壓、大電流、開關(guān)速度快及控制功耗低等優(yōu)點(diǎn)。
[0020]進(jìn)一步，電壓變換器的構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)取電裝置輸入高壓邊和后級(jí)低壓邊的隔離和交流的高效傳輸。
[0021]進(jìn)一步，取電裝置內(nèi)帶有蓄電池，進(jìn)一步提高輸出電源的連續(xù)性和可靠性。輸出電壓調(diào)理電路，可以使地線取電輸出電源與蓄電池同時(shí)向負(fù)載供電，也可獨(dú)立供電；其中任一出現(xiàn)故障時(shí)，不影響另一通路的供電。【【附圖說明】】
[0022]圖1為本實(shí)用新型地線結(jié)構(gòu)及取電裝置連接示意圖。
[0023]圖2為本實(shí)用新型地線取電裝置的原理框圖。
[0024]其中，I為連接器;2為電抗器;3為避雷器;4為輸入電壓檢測和控制單元;5為無觸點(diǎn)開關(guān);6為瞬態(tài)過壓保護(hù)電路;7為電壓變換器;8為整流濾波器;9為過壓保護(hù)器;10為穩(wěn)壓電路；11為儲(chǔ)能蓄電池；12為電壓調(diào)理電路；100為地線取電裝置;200為取電地線段;201絕緣子;202為地線絕緣端;203為接地端。
【【具體實(shí)施方式】】
[0025]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0026]本實(shí)用新型高壓架空輸電線路上的地線取電裝置，可以應(yīng)用在架空輸電線路地線取電在線監(jiān)測系統(tǒng)上，所述的地線取電裝置包括取電電源100、多級(jí)鐵塔和架設(shè)在多級(jí)鐵塔上的兩根平行的架空防雷地線；其中一根架空防雷地線采用OPGW地線，且實(shí)行逐塔接地的方式與每個(gè)鐵塔連接;另一根架空防雷地線采用分段絕緣單點(diǎn)接地，包括多個(gè)取電地線段200，每段長度I?3km。取電地線段200—端連接取電電源100，另一端連接鐵塔的接地端203。
[0027]地線系統(tǒng)將架空絕緣地線上的感應(yīng)電能，轉(zhuǎn)換成在線監(jiān)測系統(tǒng)所需要的供電電源。該供電電源適合各類在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括氣象參數(shù)、導(dǎo)線電流及溫度、導(dǎo)線舞動(dòng)、導(dǎo)線覆冰等監(jiān)測，也可以為攝像機(jī)，照相機(jī)等觀測設(shè)備供電。
[0028]所述的取電電源利用地線(避雷線)上存在的感應(yīng)電壓通過取電裝置獲取電能，取電電源裝置100—端連接取電地線段200的絕緣端202，另一端連接鐵塔上，包括連接器1、電抗器2、避雷器3、電壓檢測和控制單元4、無觸點(diǎn)開關(guān)5、瞬態(tài)過壓保護(hù)電路6、電壓變換器7、整流濾波器8、過壓保護(hù)器9、寬輸入穩(wěn)壓電路10、儲(chǔ)能蓄電池11及輸出電壓調(diào)理電路12組成。
[0029]連接器I將地線絕緣端202的電壓通過電抗器2引入取電裝置100的輸入，取電裝置100的輸入并接避雷器3和輸入電壓檢測和控制單元4，避雷器具有防雷擊作用，輸入電壓檢測和控制單元4控制無觸點(diǎn)開關(guān)5將輸入端與電壓變換器7初級(jí)相連，瞬態(tài)過壓保護(hù)電路6用于后級(jí)電路過壓保護(hù)，電壓變換器7的次級(jí)輸出通過整流濾波器8獲得直流電壓，直流電壓在經(jīng)過寬輸入穩(wěn)壓電路10，將不穩(wěn)地的直流電源轉(zhuǎn)換成一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，穩(wěn)壓電路10的輸出連接蓄電池11和電壓調(diào)理電路12，電壓調(diào)理電路12輸出的電壓為一連續(xù)、穩(wěn)定和可靠的直流電源。為架高壓架空輸電在線監(jiān)測設(shè)備提供所需要的電源。
[0030]所述的連接器I用于將地線系統(tǒng)100的高壓輸入端與地線絕緣端相連接；
[0031]所述的電抗器2用于限制地線上的瞬態(tài)浪涌電流，以保護(hù)對后級(jí)電路的沖擊；
[0032]所述的避雷器3用于后級(jí)電路的雷擊保護(hù)，既不能影響架空地線的防雷效果，又要確保取電裝置的安全運(yùn)行。
[0033]所述的輸入電壓檢測和控制4用于自動(dòng)檢測地線輸入的電壓，當(dāng)電輸入的電壓高于設(shè)定值時(shí)，輸出控制無觸點(diǎn)開關(guān)5斷開后級(jí)電路，以保護(hù)后級(jí)電壓變換器；當(dāng)電輸入的電壓低于設(shè)定值以下時(shí)輸出控制無觸點(diǎn)開關(guān)5接通后級(jí)電路。確保在輸電線路出現(xiàn)故障，地線感應(yīng)電壓過高時(shí)后級(jí)電路的安全。有效解決了輸入過電壓時(shí)，后級(jí)電路的保護(hù)問題。
[0034]所述的無觸點(diǎn)開關(guān)5由固態(tài)繼電器組成，具有高耐壓、大電流、開關(guān)速度快及控制功耗低等優(yōu)點(diǎn)。
[0035]所述的瞬態(tài)過壓保護(hù)電路6，用于后級(jí)電路抗干擾會(huì)瞬態(tài)交流過壓保護(hù)。
[0036]所述的電壓變換器7，用于高效電壓變換及高壓、低壓隔離。實(shí)現(xiàn)取電裝置輸入高壓邊和后級(jí)低壓邊的隔離和交流的高效傳輸。
[0037]所述的整流濾波器8，用于將交流電壓變換成平滑的直流電。
[0038]所述的過壓保護(hù)器9，用于后級(jí)穩(wěn)壓電路的直流過壓保護(hù)。
[0039]所述的穩(wěn)壓電路10，為寬輸入升降壓開關(guān)穩(wěn)壓器，可實(shí)現(xiàn)輸入電壓在8V-100V范圍內(nèi)，輸出為固定的穩(wěn)定電壓值，如14.5V或其它電壓值。
[0040]所述的儲(chǔ)能蓄電池11，用于提高輸出電源的連續(xù)性和可靠性。當(dāng)輸電線路導(dǎo)線電流較大時(shí)，取電功率大，取電電源除了給負(fù)載供電外，將多余的電能給蓄電池充電；當(dāng)導(dǎo)線電流過小或停電時(shí)，蓄電池放電，保證負(fù)載供電的連續(xù)性。
[0041]所述的輸出電壓調(diào)理電路12，可以使地線取電輸出電源與蓄電池同時(shí)向負(fù)載供電，也可獨(dú)立供電。其中任一出現(xiàn)故障時(shí)，不影響另一通路的供電，從而提高了供電電源的可靠性。
[0042]取電裝置是根據(jù)感應(yīng)電壓特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn):
[0043]I)由于絕緣地線上的感應(yīng)電壓與輸電線路上的負(fù)荷電流的大小成正比，其變化范圍極大，輸入電壓會(huì)在幾伏、幾十伏到幾百伏之間變化，該取電裝置保證在任何條件下，都能正常工作，并提供穩(wěn)定可靠的電源輸出。
[0044]2)當(dāng)輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)(如其中有一相短路)，地線上感應(yīng)的瞬態(tài)電壓將是正常電壓的幾倍，取電裝置設(shè)計(jì)有可靠的瞬態(tài)過電壓和過電流保護(hù)。
[0045]3)輸電線路架空地線系統(tǒng)是安裝在架空地線上，極易遭雷擊。因此地線系統(tǒng)具有架空地線的防雷效果，還能確保取電裝置本身的安全運(yùn)行。
[0046]地線系統(tǒng)針對以上特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，電路原理框圖如2所示，包括連接器1、電抗器2、避雷器3、輸入電壓檢測和控制輸出4、無觸點(diǎn)開關(guān)5、瞬態(tài)過壓保護(hù)電路6、電壓變換器7、整流濾波器8、過壓保護(hù)器9、寬輸入穩(wěn)壓電路10、儲(chǔ)能蓄電池11及輸出電壓調(diào)理電路12等組成。
[0047]盡管以上結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方案，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本實(shí)用新型保護(hù)之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，其特征在于，包括取電電源(100 )、多級(jí)鐵塔和架設(shè)在多級(jí)鐵塔上的兩根架空地線;其中，一根架空地線以逐塔接地的方式與每個(gè)鐵塔連接；另一根架空地線分段絕緣單點(diǎn)接地形成取電地線段(200);所述的取電電源(100)—端連接取電地線段(200)的地線絕緣端(202)，另一端連接鐵塔的接地端(203)，取電電源(100)將取電地線段(200)上的感應(yīng)電能轉(zhuǎn)換成電能給在線監(jiān)測系統(tǒng)供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，所述取電電源(100)包括連接器(1)、電壓變換器(7)、整流濾波器(8)及輸出電壓調(diào)理電路(12);所述連接器(I)將地線絕緣端(202)上的電壓通過電抗器(2)引入電壓檢測和控制單元(4)和無觸點(diǎn)開關(guān)(5)，電壓檢測和控制單元(4)控制無觸點(diǎn)開關(guān)(5)，無觸點(diǎn)開關(guān)(5)輸出端與電壓變換器(7)初級(jí)輸入相連，電壓變換器(7)的次級(jí)輸出端通過整流濾波器(8)獲得直流電壓，再經(jīng)過穩(wěn)壓電路(10)輸出連接電壓調(diào)理電路(12)，電壓調(diào)理電路(12)輸出電能；電壓檢測和控制單元(4)與電壓變換器(7)的初級(jí)輸出端均連接鐵塔接地，整流濾波器(8)低壓接地。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，還包括與電抗器(2)輸出端連接的避雷器(3)，避雷器(3)連接鐵塔接地。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，還包括與無觸點(diǎn)開關(guān)(5)輸出端連接的瞬態(tài)過壓保護(hù)電路(6)，瞬態(tài)過壓保護(hù)電路(6)連接鐵塔接地。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，還包括與整流濾波器(8)輸出端連接的過壓保護(hù)器(9)，過壓保護(hù)器(9)接地。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，還包括與穩(wěn)壓電路(10)連接的蓄電池(11)，蓄電池(11)連接電壓調(diào)理電路(12);蓄電池(11)接地。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，所述穩(wěn)壓電路(10)由寬輸入升降壓開關(guān)穩(wěn)壓單兀組成，輸入電壓范圍為8V-100V。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓架空輸電線路上地線感應(yīng)取電裝置，所述取電地線段(200)的長度為I?3km。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK205647040SQ201620450015
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】沈延峰, 張彬, 陳昱成, 李杰義, 劉明生, 劉旭濤, 張寅虎
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司