CN109193822A - 一种输电线路监测装置取电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种输电线路监测装置取电装置，该取电装置包括高压陶瓷电容、低压陶瓷电容、隔离变压器、调谐电感、开关电源以及负载，其中，高压陶瓷电容的一端与高压输电线电连接，另一端与低压陶瓷电容的一端连接，低压陶瓷电容的另一端接地；隔离变压器一次侧与低压陶瓷电容并联，二次侧串联调谐电感后与开关电源并联；调谐电感与高压陶瓷电容、低压陶瓷电容和隔离变压器构成谐振电路；开关电源用于将交流电转化为直流电，负载与开关电源并联。本申请提供的输电线路监测装置取电装置，利用调谐电感与高压陶瓷电容、低压陶瓷电容和隔离变压器构成谐振电路从高压输电线路取电，并通过开关电源进行交直流转换后为负载供电，供电效率高。
Description
技术领域
本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种输电线路监测装置取电装置。
背景技术
近年来，配网的规模越来越庞大，网架结构越来越复杂，这对配网电能质量及供电可靠性等提出了越来越高的要求。对配网进行过电压监测是把控电能质量及供电可靠性的重要手段。目前对于配网过电压监测领域的研究多限于变电站内，利用监测装置从变电站内取电进行监测。
输电线路过电压的监测也是配网过电压监测的重要环节，但是由于输电线路杆塔附近并没有合适及现成的电源可直接对监测装置进行供电，因此针对输电线路过电压的监测首先需解决的问题便是监测装置供电这一难题。
目前，对监测装置供电的主要方式有太阳能-蓄电池混合供电、激光供电、电流互感器供电等。太阳能-蓄电池供电主要受天气、使用寿命和运行维护成本的限制；激光供电主要受供电功率、成本和使用寿命的影响；电流互感器供电受电网电流影响大，从输电线路上取得的电能很难输送到杆塔上，可见，现有技术中的供电装置均难以满足输电线路监测装置的取电需求。
发明内容
本申请提供了一种输电线路监测装置取电装置，以解决输电线路监测装置取电装置取电不便的问题。
本申请提供了一种输电线路监测装置取电装置，该取电装置包括高压陶瓷电容、低压陶瓷电容、隔离变压器、调谐电感、开关电源以及负载，其中，
所述高压陶瓷电容的一端与高压输电线电连接，另一端与所述低压陶瓷电容的一端连接，所述低压陶瓷电容的另一端接地；
所述隔离变压器一次侧与低压陶瓷电容并联，二次侧串联所述调谐电感后与所述开关电源并联；
所述调谐电感与高压陶瓷电容、低压陶瓷电容和隔离变压器构成谐振电路；
所述开关电源用于将交流电转化为直流电，所述负载与开关电源并联。
优选地，所述输电线路监测装置取电装置包括三组所述高压陶瓷电容、低压陶瓷电容、隔离变压器、调谐电感、开关电源，三组所述高压陶瓷电容、低压陶瓷电容、隔离变压器、调谐电感、开关电源分别连接在高压输电线路的三相线上，所述负载的一端分别与三组所述开关电源的正极依次电连接，所述负载的另一端分别与三组所述开关电源的负极依次电连接。
优选地，所述开关电源包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、转换电容和转换电感，其中，
所述第一二极管、第二二极管串联，所述第三二极管、第四二极管串联，所述第一二极管、第三二极管的负极连接，所述第二二极管、第四二极管的正极连接，所述第三二极管的负极与所述转换电容、转换电感、所述第四二极管的正极连接；
所述调谐电感一端与所述隔离变压器二次侧的一端连接，所述调谐电感另一端连接在所述第一二极管和第二二极管之间，且与所述第一二极管的正极连接；
所述隔离变压器二次侧的的另一端连接在所述第三二极管、第四二极管之间，且与所述第四二极管的负极连接；
所述负载与所述转换电容并联。
优选地，所述调谐电感为大小可调电感。
本申请提供的输电线路监测装置取电装置的有益效果包括：
本申请提供的输电线路监测装置取电装置，包括高压陶瓷电容、低压陶瓷电容、隔离变压器、调谐电感、开关电源以及负载。通过高压陶瓷电容和低压陶瓷电容对高压输电线路上的电压进行一次分压及取能，再通过隔离变压器进行二次降压，通过开关电源进行交直流转换后为负载提供稳定的直流电能，通过选取调谐电感的电感值使得高压陶瓷电容、低压陶瓷电容、隔离变压器、调谐电感达到谐振条件，可以为负载提供最大的电能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种输电线路监测装置取电装置的结构示意图；
图2为图1的等效电路示意图；
图3为图2的简化等效电路示意图；
图4为本申请实施例提供的一种三相输电线路监测装置取电装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参见图1，为本申请实施例提供的一种输电线路监测装置取电装置的结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供的输电线路监测装置取电装置的结构示意图，包括高压陶瓷电容1、低压陶瓷电容2、隔离变压器3、调谐电感4、开关电源5以及负载6。
具体的，高压陶瓷电容1的一端与高压输电线H电连接，另一端与低压陶瓷电容2的一端连接，低压陶瓷电容2的另一端接地，隔离变压器3一次侧与低压陶瓷电容2并联，二次侧串联调谐电感4后与开关电源5并联，调谐电感4与高压陶瓷电容1、低压陶瓷电容2和隔离变压器3构成谐振电路，开关电源5用于将交流电转化为直流电，负载6与开关电源5并联。
开关电源5包括第一二极管7、第二二极管8、第三二极管9、第四二极管10、转换电容11和转换电感12。第一二极管7、第二二极管8串联，第三二极管9、第四二极管10串联，第一二极管7、第三二极管9的负极连接，第二二极管8、第四二极管10的正极连接，第三二极管9的负极与转换电容11、转换电感12、第四二极管10的正极连接。调谐电感4一端与隔离变压器3二次侧的一端连接，调谐电感4另一端连接在第一二极管7和第二二极管8之间，且与第一二极管7的正极连接。隔离变压器3二次侧的另一端连接在第三二极管9、第四二极管10之间，且与第四二极管10的负极连接。负载6与转换电容11并联。
本申请实施例中，调谐电感4为大小可调电感。通过调整调谐电感4的大小，使得高压陶瓷电容1、低压陶瓷电容2、隔离变压器3、调谐电感4达到谐振条件，可以为负载6提供最大的电能。
本申请实施例工作原理为：高压陶瓷电容1和低压陶瓷电容2对高压输电线路H上的电压进行一次分压及取能，再通过隔离变压器3进行二次降压，通过开关电源5进行交直流转换后为负载6提供稳定的直流电能，通过选取调谐电感4的电感值使得高压陶瓷电容1、低压陶瓷电容2、隔离变压器3、调谐电感4达到谐振条件，可以为负载6提供最大的电能。
参见图2，为图1的等效电路示意图，图2中，C1、C2为分压电容，R1、L1为隔离变压器3一次绕组电阻和漏感，R2、L2为隔离变压器3二次绕组电阻和漏感，Rm、Lm为励磁绕组电阻和电感，L为调谐电感4，R为负载6。
将图2进一步化简，得到图3，为图2的简化等效电路示意图，图3中，R0＝R1+R2、L0＝L1+L2，R0为短路电阻，L0为短路电抗。下面对谐振方程和负载R的功率进行推导：
令ZR＝R0+R+jω(L+L0)＝Rk+jωLk，
从Z的公式可以看出，电感L、L1、L2和电容C1、C2谐振方程为：
1-ω2Lk(C1+C2)＝0
即
上式中，分压电容C1、C2已知，短路电抗(L1+L2)可以通过短路试验求出，因此谐振时所需电感L可由上式求出。
电容C2上的电压为：
负载R上的电流：
当电路谐振时，
负载R上的功率为：
上式中，线路电压U，分压电容C1、C2已知，短路电阻(R1+R2)可由短路试验求出，通过选择合适的电阻，可以得到最大的输出功率。
参见表1，为本申请实施例测得的调谐电感4的电感值与负载6取能功率的关系表：
表1
| 电感值/H | 0 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
| 功率/W | 0.42 | 1.08 | 1.51 | 1.96 | 2.25 | 2.1 | 1.82 | 1.41 | 1.1 |
当分压电容值一定时，C1为2nF，C2为40nF，隔离变压器3容量为5VA，变比为220/12，通过改变电感值L，测得负载6的功率，根据表1可得串联调谐电感4后比未串联时取电效率更大，且存在一电感值(本实施例中为0.5)使得取电效率最大。
图4为本申请实施例提供的一种三相输电线路监测装置取电装置的结构示意图，图4中，输电线路监测装置取电装置包括三组高压陶瓷电容1、低压陶瓷电容2、隔离变压器3、调谐电感4、开关电源5，三组高压陶瓷电容1、低压陶瓷电容2、隔离变压器3、调谐电感4、开关电源5分别连接在高压输电线路的A相、B相、C相线上，负载6的一端分别与三组开关电源5的正极依次电连接，负载6的另一端分别与三组开关电源5的负极依次电连接，其工作原理与图1-图3相似，在此不再赘述。
由上述实施例可见，本申请实施例提供的输电线路监测装置取电装置，通过合理选择二次侧调谐电感的电感值，使得高压陶瓷电容、低压陶瓷电容、隔离变压器以及调谐电感配合达到谐振条件，提升了高压取电装置的取能效率。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
Claims (4)
1.一种输电线路监测装置取电装置，其特征在于，包括高压陶瓷电容(1)、低压陶瓷电容(2)、隔离变压器(3)、调谐电感(4)、开关电源(5)以及负载(6)，其中，
所述高压陶瓷电容(1)的一端与高压输电线电连接，另一端与所述低压陶瓷电容(2)的一端连接，所述低压陶瓷电容(2)的另一端接地；
所述隔离变压器(3)一次侧与低压陶瓷电容(2)并联，二次侧串联所述调谐电感(4)后与所述开关电源(5)并联；
所述调谐电感(4)与高压陶瓷电容(1)、低压陶瓷电容(2)和隔离变压器(3)构成谐振电路；
所述开关电源(5)用于将交流电转化为直流电，所述负载(6)与开关电源(5)并联。
2.如权利要求1所述的输电线路监测装置取电装置，其特征在于，所述输电线路监测装置取电装置包括三组所述高压陶瓷电容(1)、低压陶瓷电容(2)、隔离变压器(3)、调谐电感(4)、开关电源(5)，三组所述高压陶瓷电容(1)、低压陶瓷电容(2)、隔离变压器(3)、调谐电感(4)、开关电源(5)分别连接在高压输电线路的三相线上，所述负载(6)的一端分别与三组所述开关电源(5)的正极依次电连接，所述负载(6)的另一端分别与三组所述开关电源(5)的负极依次电连接。
3.如权利要求1所述的输电线路监测装置取电装置，其特征在于，所述开关电源(5)包括第一二极管(7)、第二二极管(8)、第三二极管(9)、第四二极管(10)、转换电容(11)和转换电感(12)，其中，
所述第一二极管(7)、第二二极管(8)串联，所述第三二极管(9)、第四二极管(10)串联，所述第一二极管(7)、第三二极管(9)的负极连接，所述第二二极管(8)、第四二极管(10)的正极连接，所述第三二极管(9)的负极与所述转换电容(11)、转换电感(12)、所述第四二极管(10)的正极连接；
所述调谐电感(4)一端与所述隔离变压器(3)二次侧的一端连接，所述调谐电感(4)另一端连接在所述第一二极管(7)和第二二极管(8)之间，且与所述第一二极管(7)的正极连接；
所述隔离变压器(3)二次侧的另一端连接在所述第三二极管(9)、第四二极管(10)之间，且与所述第四二极管(10)的负极连接；
所述负载(6)与所述转换电容(11)并联。
4.如权利要求1所述的输电线路监测装置取电装置，其特征在于，所述调谐电感(4)为大小可调电感。
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