CN108879973A - 高压输电线路感应取电装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了高压输电线路感应取电装置及***，涉及电力应用技术领域，其中，该高压输电线路感应取电装置包括：前端电容、变压器和电压处理器，上述各个部件之间的连接关系为：前端电容、变压器和电压处理器依次相连接，在使用过程中，先是前端电容用于在预设的安全距离内从高压输电线路形成的电场中收集电势能，之后变压器用于对电势能进行降压处理，得到低电压电势能，之后电压处理器用于对低电压电势能进行转换和处理，得到低电压直流电，该低电压直流电可用来供给给负载(即高压输电线路检测装置)，通过上述处理能够从高压输电线路中感应到电势能，并处理成可使用的直流电，进而为高压输电线路检测装置提供电能，方便快捷。

Description

高压输电线路感应取电装置及***

技术领域

本发明涉及电力应用技术领域，尤其涉及高压输电线路感应取电装置及***。

背景技术

在电力***中，需要定期或者不定期的对高压输电线进行检测，以保证输电安全。而目前处于偏远地区的高压输电线检测装置经常因为电源问题得不到解决或者解决成本过高而无法实现，即高压输电线检测装置常常因为没有足够的电源供给而无法正常工作，这样，使得高压输电线路的检测工作变得异常困难。

目前，为了保证高压输电线路的检测工作正常进行，高压输电线路检测装置常用的供电方式有：太阳能、母线取电等方式，例如：1)采用太阳能电池板进行供电，但是，由于太阳能电池板在长期工作一段时间后，就需要维护或更换，输电线路就需要停电；而且，太阳能电池板受温度影响比较大，由于光吸收系数与温度有关，环境温度的变化对光电池的响应度和暗电流有较大的影响，所以此种方法不可靠。2)母线取电有两种方式：一种是利用高压输电线路中的电流进行感应取电，该方式是利用电磁感应原理，另一种是利用高压输电线周围电场中的能量感应取电。目前利用这两种原理取电的都是将装置固定安装在输电线路上，不便于移动使用。

综上，目前关于高压输电线路检测装置缺乏有效供电的问题，尚无有效的解决办法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供了高压输电线路感应取电装置及***，通过设置前端电容、变压器和电压处理器等，使高压输电线路检测装置的供电问题得到了有效解决。

第一方面，本发明实施例提供了高压输电线路感应取电装置，包括：前端电容、变压器和电压处理器；

所述前端电容、所述变压器和所述电压处理器依次相连接；

所述前端电容，用于在预设的安全距离内从高压输电线路形成的电场中收集电势能；

所述变压器，用于对所述电势能进行降压处理，得到低电压电势能；

所述电压处理器，用于对所述低电压电势能进行转换和处理，得到低电压直流电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述变压器包括一次线圈和二次线圈；

所述一次线圈和所述二次线圈耦合相连接，所述一次线圈的两端与所述前端电容相连接，所述一次线圈的两端与所述前端电容的两端相连接，所述二次线圈的两端与所述电压处理器相连接；

所述一次线圈，用于引入所述前端电容收集的所述电势能；

所述二次线圈，用于与所述一次线圈配合使用，用于对所述一次线圈中的所述电势能进行降压处理，得到低电压电势能。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电压处理器包括整流桥；

所述整流桥的输入端与所述二次线圈相连接；

所述整流桥，用于将所述低电压电势能转换为直流电压。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电压处理器还包括储能电容；

所述储能电容的两端与所述整流桥的输出端相连接；

所述储能电容，用于对转换出的所述直流电压进行存储，以避免电势能泄露。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述电压处理器还包括稳压二极管；

所述稳压二极管的两端与所述整流桥的输出端相连接；

所述稳压二极管，用于对所述直流电压进行滤波处理。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述电压处理器还包括相连接的电压调节电路、电压比较电路和降压稳压电路；

所述电压调节电路与所述稳压二极管并行连接，其中，所述电压调节电路包括串行连接的第一电阻和第二电阻，所述电压比较电路连接在所述第一电阻和所述第二电阻的相交点；

所述电压调节电路，用于通过调节所述第一电阻和所述第二电阻的阻值大小，将所述直流电压进行限压处理；

所述电压比较电路，用于比较限压处理后的所述直流电压是否小于预设值，且，在所述直流电压小于预设值时禁止所述直流电压输入所述降压稳压电路。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述降压稳压电路包括压降芯片、第一场效应管、第二场效应管和反馈比较器；

所述反馈比较器的输入端与负载相连接，所述反馈比较器的输出端与所述压降芯片的输入端相连接，所述压降芯片的输出端分别与所述第一场效应管、所述第二场效应管相连接，且，所述第一场效应管与所述稳压二极管串行连接，所述第二场效应管与所述稳压二极管并行连接；

所述压降芯片，用于对所述直流电压进行降压处理；

所述反馈比较器，用于采集负载的电压值，且，比较所述电压值是否小于负载电压值；

所述第一场效应管，用于在所述电压值小于负载电压值时导通，以增大所述电压值；

所述第二场效应管，用于在所述电压值大于或者等于负载电压值导通，以减小所述电压值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，当高压输电线路中传输的电压为500KV时，所述安全距离不小于5米；

当高压输电线路中传输的电压为220KV时，所述安全距离不小于3米；

当高压输电线路中传输的电压为110KV时，所述安全距离不小于1.5米；

当高压输电线路中传输的电压为35KV时，所述安全距离不小于1米。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述前端电容由铝板制成。

第二方面，本发明实施例提供了高压输电线路感应取电***，包括：充电电池和上述任一项所述的高压输电线路感应取电装置；

所述充电电池和所述高压输电线路感应取电装置均与负载相连接；

所述充电电池，用于在所述高压输电线路感应取电装置提供的电压值无法使负载正常工作时，为负载提供充电电压。

本发明实施例提供的高压输电线路感应取电装置及***，其中，该高压输电线路感应取电装置包括：前端电容、变压器和电压处理器，上述前端电容、变压器和电压处理器依次相连接，在使用高压输电线路检测装置对高压输电线路进行检测的过程中，首先由前端电容用于在预设的安全距离内从高压输电线路形成的电场中收集电势能，即前端电容靠近高压输电线路直到达到预设的安全距离时，这样，前端电容能够感应到高压输电线路形成的电场，并从中收集电势能，其次由变压器用于对电势能进行降压处理，得到低电压电势能，之后由电压处理器用于对低电压电势能进行转换和处理，这里需要进行说明的是，上述转换和处理包括交流到直流的转换、电压变换以及稳压变换等，最终得到低电压直流电，以为高压输电线路检测装置提供电能，通过上述处理能够方便快捷的在检测过程中，从高压输电线中获得合适的电流来为高压输电线路检测装置供电。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的高压输电线路感应取电装置的连接图；

图2示出了本发明实施例所提供的高压输电线路感应取电装置的电路连接图；

图3示出了本发明实施例所提供的高压输电线路感应取电装置的结构框架图；

图4示出了本发明实施例所提供的高压输电线路感应取电***的电路连接图。

图标：1-前端电容；2-变压器；3-电压处理器；4-充电电池；5-高压输电线路感应取电装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，为了保证高压输电线路的检测工作正常进行，高压输电线路检测装置常用的供电方式有：太阳能、母线取电等方式。但是，采用太阳能电池板进行供电的过程中需要维护或更换，输电线路就需要停电；而且，太阳能电池板受温度影响比较大，由于光吸收系数与温度有关，环境温度的变化对光电池的响应度和暗电流有较大的影响。采用母线取电的方式需要将装置固定安装在输电线路上，不便于移动使用。综上，目前现有的为高压输电线路检测装置供电的方式在实施起来不够便捷。

基于此，本发明实施例提供了高压输电线路感应取电装置及***，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1、图2和图3，本实施例提出的高压输电线路感应取电装置具体包括：前端电容1、变压器2和电压处理器3，前端电容、变压器和电压处理器依次相连接，这里的电压处理器不是单独的一个电子元器件，而是集成了多个不同功能的电子元器件的集合，以对经过变压器处理后的电压进行综合处理。

在本实施例中，前端电容由铝板制成。不同尺寸的铝板收集到的能量大小不同，铝板的具体大小可根据情况进行灵活设定，但其波形都是频率为50Hz的正弦波。经试验表明，铝板上收集到的电压较大，故铝板输出端接降压变压器，防止电压过大，损坏电路。铝板上收集到的功率大小跟铝板尺寸和铝板离输电线路的距离有关，因此，通过控制变量法，分别控制铝板尺寸和铝板离输电线路的距离，得出铝板上收集到的功率范围。然后根据后端电路和负载的功率的匹配关系，为前端电容选择最合适的前端电容参数。

具体工作过程如下：

首先，前端电容用于在预设的安全距离内从高压输电线路形成的电场中收集电势能，需要说明的是，上述安全距离的具体数值与高压输电线路中传输的电压密切相关，为了保证前端电容的正常工作，在本实施例中，当高压输电线路中传输的电压为500KV时，安全距离不小于5米，当高压输电线路中传输的电压为220KV时，安全距离不小于3米，当高压输电线路中传输的电压为110KV时，安全距离不小于1.5米，当高压输电线路中传输的电压为35KV时，安全距离不小于1米。通过上述安全距离的具体设定，有效避免了前端电容被高压输电线路击穿的现象。

其次，变压器用于对上述电势能进行降压处理，得到低电压电势能。在本实施例中变压器包括一次线圈和二次线圈，一次线圈和二次线圈耦合相连接，即通过一次线圈和二次线圈的比值来实现降压的目的，一次线圈的两端与前端电容相连接，一次线圈的两端与前端电容的两端相连接，二次线圈的两端与电压处理器相连接，在工作时，一次线圈用于引入前端电容收集的电势能，二次线圈用于与一次线圈配合使用用于对一次线圈中的电势能进行降压处理，需要进行说明的是，配合使用的意思是指一次线圈和二次线圈通过比值来实现电压调节，具体比值的大小可根据实际所需要的低电压电势能的具体数值来进行调节，这样，通过变压器的处理后得到低电压电势能，并且，低电压电势能也是交流的，即通过变压器的设置实现了交流压降的目的。

之后，电压处理器用于对低电压电势能进行转换和处理，这里的转换和处理具体包括交流到直流的转换、电压变换以及稳压变换等，最终得到低电压直流电来为高压输电线路检测装置供电。

具体实施过程中，电压处理器包括整流桥，在本实施例中，整流桥采用的是全桥，即将连接好的桥式整流电路的四个二极管封在一起。整流桥的输入端与二次线圈相连接，这样经变压器变压后的低电压电势能进入整流桥的输入端，整流桥用于通过内置的四个二极管将低电压电势能转换为直流电压。

此外，电压处理器还包括储能电容C_IN，储能电容的两端与整流桥的输出端相连接，这里的储能电容作为旁路电容，储能电容用来对整流桥转换出的直流电压进行存储，以避免电势能泄露，从而有效提升了处理效率。

此外，电压处理器还包括稳压二极管，稳压二极管是指利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。在本实施例中，稳压二极管的两端与整流桥的输出端相连接，除了稳定电压的作用，还能够通过稳压二极管的单向导电性实现电流的单向选取，进而稳压二极管能够用来对直流电压进行滤波处理。

此外，电压处理器还包括相连接的电压调节电路、电压比较电路和降压稳压电路，电压调节电路与稳压二极管并行连接，其中，电压调节电路包括串行连接的第一电阻和第二电阻，为了实现有效的电压比较功能，电压比较电路连接在第一电阻和第二电阻的相交点，工作时，电压调节电路用于通过调节第一电阻和第二电阻的阻值大小来实现对直流电压的分压处理，即在第一电阻和第二电阻的相交点处将直流电压进行限压处理，电压比较电路用于比较限压处理后的直流电压是否小于预设值，需要进行说明的是，上述预设值为降压稳压电路所允许的最小输入值，并且，在直流电压小于预设值时禁止直流电压输入降压稳压电路，从而保证了降压稳压电路能够有有效的输入。

具体实施过程中，降压稳压电路包括压降芯片、第一场效应管、第二场效应管和反馈比较器，上述各个部件之间的连接关系为：反馈比较器的输入端与负载相连接，反馈比较器的输出端与压降芯片的输入端相连接，压降芯片的输出端分别与第一场效应管、第二场效应管相连接，并且，第一场效应管与稳压二极管串行连接，第二场效应管与稳压二极管并行连接，在工作过程中，压降芯片用于对直流电压进行降压处理，这里的降压处理是指直流压降，反馈比较器用于采集负载(例如，高压输电线路检测装置)的电压值，并且，反馈比较器还能够比较电压值是否小于负载电压值以查看高压输电线路检测装置的电压值是否合适，第一场效应管用于在电压值小于负载电压值时导通，需要进行说明的是，负载电压值是指高压输电线路检测装置所需要的合适电压值，在这种情况下，第一场效应管导通形成串联电路以增大高压输电线路检测装置的电压值，第二场效应管用于在电压值大于或者等于负载电压值导通，在这种情况下，第一场效应管导通形成并联电路以减小高压输电线路检测装置的电压值。

综上所述，本实施例提供的高压输电线路感应取电装置包括：依次相连接的前端电容、变压器和电压处理器，在具体实施过程中，首先由前端电容靠近高压输电线路，并在预设的安全距离内从高压输电线路形成的电场中收集电势能，其次由变压器用于对电势能进行降压处理，得到低电压电势能，之后由电压处理器用于对低电压电势能进行转换和处理，具体包括交流到直流的转换、电压变换以及稳压变换等，最终得到低电压直流电，用该低电压直流电为高压输电线路检测装置提供电能，从而能够方便快捷的在检测过程中，从高压输电线中获得合适的低电压直流电来为高压输电线路检测装置供电，进而使检测过程更加便捷。

实施例2

参见图4，本实施例提供了高压输电线路感应取电***包括：充电电池4和上述任一项的高压输电线路感应取电装置5，在该***中，充电电池和高压输电线路感应取电装置均与负载相连接，工作过程中，充电电池用来在高压输电线路感应取电装置提供的电压值无法使负载正常工作时，即当高压输电线路感应取电装置所供给的低电压直流电不能满足其使用需求(例如，低电压直流电的电压过高、包含交流成分等)时，由充电电池为负载提供充电电压。这里需要进行说明的是，上述充电电池中还包括相连接的开关和储能电容，储能电容的一端接地，储能电容的另一端连接开关的一端，开关的另一端与负载(即高压输电线路检测装置)相连接。

综上所述，本实施例提供的高压输电线路感应取电***包括：充电电池和上述任一项的高压输电线路感应取电装置，并且，充电电池和高压输电线路感应取电装置均与负载相连接，在使用时，充电电池用来在高压输电线路感应取电装置提供的电压值无法使负载正常工作时，为负载提供充电电压，从而保证了高压输电线路感应取电装置的正常工作。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.高压输电线路感应取电装置，其特征在于，包括：前端电容、变压器和电压处理器；

所述前端电容、所述变压器和所述电压处理器依次相连接；

所述前端电容，用于在预设的安全距离内从高压输电线路形成的电场中收集电势能；

所述变压器，用于对所述电势能进行降压处理，得到低电压电势能；

所述电压处理器，用于对所述低电压电势能进行转换和处理，得到低电压直流电。

2.根据权利要求1所述的高压输电线路感应取电装置，其特征在于，所述变压器包括一次线圈和二次线圈；

所述一次线圈和所述二次线圈耦合相连接，所述一次线圈的两端与所述前端电容相连接，所述一次线圈的两端与所述前端电容的两端相连接，所述二次线圈的两端与所述电压处理器相连接；

所述一次线圈，用于引入所述前端电容收集的所述电势能；

所述二次线圈，用于与所述一次线圈配合使用，用于对所述一次线圈中的所述电势能进行降压处理，得到低电压电势能。

3.根据权利要求2所述的高压输电线路感应取电装置，其特征在于，所述电压处理器包括整流桥；

所述整流桥的输入端与所述二次线圈相连接；

所述整流桥，用于将所述低电压电势能转换为直流电压。

4.根据权利要求3所述的高压输电线路感应取电装置，其特征在于，所述电压处理器还包括储能电容；

所述储能电容的两端与所述整流桥的输出端相连接；

所述储能电容，用于对转换出的所述直流电压进行存储，以避免电势能泄露。

5.根据权利要求3所述的高压输电线路感应取电装置，其特征在于，所述电压处理器还包括稳压二极管；

所述稳压二极管的两端与所述整流桥的输出端相连接；

所述稳压二极管，用于对所述直流电压进行滤波处理。

6.根据权利要求5所述的高压输电线路感应取电装置，其特征在于，所述电压处理器还包括相连接的电压调节电路、电压比较电路和降压稳压电路；

所述电压调节电路与所述稳压二极管并行连接，其中，所述电压调节电路包括串行连接的第一电阻和第二电阻，所述电压比较电路连接在所述第一电阻和所述第二电阻的相交点；

所述电压调节电路，用于通过调节所述第一电阻和所述第二电阻的阻值大小，将所述直流电压进行限压处理；

所述电压比较电路，用于比较限压处理后的所述直流电压是否小于预设值，且，在所述直流电压小于预设值时禁止所述直流电压输入所述降压稳压电路。

7.根据权利要求6所述的高压输电线路感应取电装置，其特征在于，所述降压稳压电路包括压降芯片、第一场效应管、第二场效应管和反馈比较器；

所述反馈比较器的输入端与负载相连接，所述反馈比较器的输出端与所述压降芯片的输入端相连接，所述压降芯片的输出端分别与所述第一场效应管、所述第二场效应管相连接，且，所述第一场效应管与所述稳压二极管串行连接，所述第二场效应管与所述稳压二极管并行连接；

所述压降芯片，用于对所述直流电压进行降压处理；

所述反馈比较器，用于采集负载的电压值，且，比较所述电压值是否小于负载电压值；

所述第一场效应管，用于在所述电压值小于负载电压值时导通，以增大所述电压值；

所述第二场效应管，用于在所述电压值大于或者等于负载电压值导通，以减小所述电压值。

8.根据权利要求1所述的高压输电线路感应取电装置，其特征在于，当高压输电线路中传输的电压为500KV时，所述安全距离不小于5米；

当高压输电线路中传输的电压为220KV时，所述安全距离不小于3米；

当高压输电线路中传输的电压为110KV时，所述安全距离不小于1.5米；

当高压输电线路中传输的电压为35KV时，所述安全距离不小于1米。

9.根据权利要求1所述的高压输电线路感应取电装置，其特征在于，所述前端电容由铝板制成。

10.高压输电线路感应取电***，其特征在于，包括：充电电池和如权利要求1-9任一项所述的高压输电线路感应取电装置；

所述充电电池和所述高压输电线路感应取电装置均与负载相连接；

所述充电电池，用于在所述高压输电线路感应取电装置提供的电压值无法使负载正常工作时，为负载提供充电电压。