一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，屬于智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓架空輸電線路是電力系統(tǒng)的動(dòng)脈，為保證其安全運(yùn)行，需要對(duì)其實(shí)施在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)反映運(yùn)行狀況;如何為在線監(jiān)測(cè)設(shè)備提供安全可靠的電源是保證有效監(jiān)測(cè)的核心問題，然而，目前輸電線路在線監(jiān)測(cè)的設(shè)備電源多采用太陽(yáng)能供電，或者在導(dǎo)線上通過電壓互感器、電流互感器的方式取能;太陽(yáng)能供電由于受天氣等因素影響，輸出功率變化較大，需要蓄電池配合為負(fù)載供電;但是蓄電池受到充放電次數(shù)限制，需要定期更換，且維護(hù)成本高;在極端氣象條件如長(zhǎng)期陰雨情況下，蓄電池存儲(chǔ)的電能耗盡后將無(wú)法得到及時(shí)補(bǔ)充，導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)裝置無(wú)法正常工作;在輸電導(dǎo)線上取能雖然能夠獲取較大的功率，但只能為安裝于導(dǎo)線上的監(jiān)測(cè)設(shè)備或傳感器供電，而實(shí)際應(yīng)用中輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備大多安裝于桿塔上，導(dǎo)線取能無(wú)法滿足在線監(jiān)測(cè)對(duì)電源的現(xiàn)實(shí)需求；因此，如何為在線監(jiān)測(cè)設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電源，已經(jīng)成為制約輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。
[0003]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于在電場(chǎng)能較豐富的高壓線路或變電站環(huán)境下利用電容式采集器采集電場(chǎng)能的研究報(bào)道，在輸電導(dǎo)線上采用圓桶狀或平板狀采集器進(jìn)行能量采集，但是受電容采集器自身高阻抗特性的影響，需要負(fù)載阻抗極大才達(dá)到最大輸出功率，或者通過阻抗變壓器進(jìn)行阻抗調(diào)節(jié);在變電站高壓設(shè)備附近遠(yuǎn)離母線的地方利用開關(guān)促進(jìn)電場(chǎng)能采集器電荷流動(dòng)的措施提高能量采集，但是開關(guān)控制需要復(fù)雜電路且消耗額外的能量，且采集能量較小，無(wú)法實(shí)用并為位于桿塔側(cè)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](— )要解決的技術(shù)問題
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型提出了一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，適用于高壓架空輸電線路在線監(jiān)測(cè)中，在線監(jiān)測(cè)裝置的電源供給。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]本實(shí)用新型的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，包括取能柵板，及與取能柵板電連接的變壓器，及與變壓器電連接的穩(wěn)壓換流模塊;所述穩(wěn)壓換流模塊輸出有12V的直流電壓。
[0008]作為優(yōu)選的實(shí)施方案，所述取能柵板由導(dǎo)電性能良好的金屬板制成;所述取能柵板為長(zhǎng)方形或正方形結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)置有多根長(zhǎng)條狀金屬板構(gòu)成柵格狀結(jié)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步地，所述變壓器其初級(jí)繞組一端與取能柵板電連接，所述變壓器其初級(jí)繞組另一端與大地電連接;所述變壓器其次繞組輸出端與穩(wěn)壓換流模塊電連接，變壓器其初級(jí)繞組兩極電連接于取能柵板和大地上，由于取能柵板與大地之間存在變化的電勢(shì)差，因此初級(jí)線圈中將有變化的電流流過，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換后的次級(jí)繞組電壓為變化區(qū)間很大的交變電壓，并不能為負(fù)載直接所用，因此通過穩(wěn)壓換流模塊將其進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)后，并穩(wěn)壓處理，提供穩(wěn)定的12V直流輸出。
[0010]進(jìn)一步地，所述取能柵板放置于高壓架空輸電線路導(dǎo)線和大地之間，取能柵板插入高壓架空輸電線路導(dǎo)線與大地之間，使之在電場(chǎng)中相對(duì)于大地感應(yīng)出變化電勢(shì)差;高壓架空輸電線路導(dǎo)線為我國(guó)電網(wǎng)中長(zhǎng)距離輸電時(shí)的高等級(jí)架空輸電線路導(dǎo)線，其電壓等級(jí)常有110kV、220kV、500kV等;大地包括與大地接地良好的輸電線路桿塔，大地在電網(wǎng)中作為交流電的零線。
[0011]進(jìn)一步地，所述穩(wěn)壓換流模塊輸出端電連接有負(fù)載。
[0012](三)有益效果
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，在高壓架空輸電線路導(dǎo)線和大地之間放置取能柵板，取能柵板連接在變壓器初級(jí)繞組的一端，變壓器初級(jí)繞組的另一端接地，那么取能柵板相對(duì)大地之間將產(chǎn)生交變的電勢(shì)差，進(jìn)而在變壓器初級(jí)繞組中產(chǎn)生交變電流，變壓器次級(jí)繞組將輸出交流變化的電流，該電流經(jīng)過穩(wěn)壓換流模塊處理，輸出穩(wěn)定的12V直流，為負(fù)載(輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置)所用;適用于高壓架空輸電線路在線監(jiān)測(cè)中，為在線監(jiān)測(cè)設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電源。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型裝置在應(yīng)用環(huán)境中的具體實(shí)施圖。
[0016]附圖中的部件標(biāo)注為:1-取能柵板，2-變壓器，3-穩(wěn)壓換流模塊，4-高壓架空輸電線路導(dǎo)線，5-負(fù)載，6-大地。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，包括取能柵板I，及與取能柵板I電連接的變壓器2，及與變壓器2電連接的穩(wěn)壓換流模塊3;所述穩(wěn)壓換流模塊3輸出有12V的直流電壓。
[0018]所述取能柵板I由導(dǎo)電性能良好的金屬板制成;所述取能柵板為長(zhǎng)方形或正方形結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)置有多根長(zhǎng)條狀金屬板構(gòu)成柵格狀結(jié)構(gòu)。
[0019]所述變壓器2其初級(jí)繞組一端與取能柵板I電連接，所述變壓器2其初級(jí)繞組另一端與大地6電連接;所述變壓器2其次繞組輸出端與穩(wěn)壓換流模塊3電連接，變壓器2其初級(jí)繞組兩極電連接于取能柵板I和大地6上，由于取能柵板I與大地6之間存在變化的電勢(shì)差，因此初級(jí)線圈中將有變化的電流流過，經(jīng)變壓器2轉(zhuǎn)換后的次級(jí)繞組電壓為變化區(qū)間很大的交變電壓，并不能為負(fù)載5直接所用，因此通過穩(wěn)壓換流模塊3將其進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)后，并穩(wěn)壓處理，提供穩(wěn)定的12V直流輸出。
[0020]所述取能柵板I放置于高壓架空輸電線路導(dǎo)線4和大地6之間，取能柵板I插入高壓架空輸電線路導(dǎo)線4與大地6之間，使之在電場(chǎng)中相對(duì)于大地感應(yīng)出變化電勢(shì)差;高壓架空輸電線路導(dǎo)線4為我國(guó)電網(wǎng)中長(zhǎng)距離輸電時(shí)的高等級(jí)架空輸電線路導(dǎo)線，其電壓等級(jí)常有110kV、220kV、500kV等;大地6包括與大地6接地良好的輸電線路桿塔，大地6在電網(wǎng)中作為交流電的零線。
[0021]所述穩(wěn)壓換流模塊3輸出端電連接有負(fù)載5，負(fù)載5為輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置。
[0022]本實(shí)用新型的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，在高壓架空輸電線路導(dǎo)線和大地之間放置取能柵板，設(shè)高壓架空輸電線路導(dǎo)線和取能柵板之間的等效電容為&，取能柵板和大地之間接入取能變壓器變比為N，變壓器的負(fù)載阻抗為ZL，取能柵板和大地之間等效電容為C2，高壓架空輸電線路導(dǎo)線電壓為uo，變壓器的短路阻抗為Ζκ;利用變壓器的阻抗變換特性增大N2 |ZL|，本實(shí)用新型輸出可以等效為電流源，取能變壓器可以看作理想變壓器，其次級(jí)繞組若接入負(fù)載，將能獲得穩(wěn)定的能量；
[0023]則取能柵板和高壓架空輸電線路導(dǎo)線之間的電容C1越大，負(fù)載功率越大；為了采集到更多能量，因此取能柵板優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是提高C1;
[0024]增大取能柵板表面積雖然可以增大C1，但是巨大的取能柵板安裝帶來(lái)不便且在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下，會(huì)給電力設(shè)備受力平衡帶來(lái)新的問題，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)邊緣效應(yīng)對(duì)分布電容的貢獻(xiàn)所占比例很大，甚至超過表面積對(duì)電容值的比例，因此利用邊長(zhǎng)成為提高分布電容的唯一方法，即提高取能柵板與高壓架空輸電線路導(dǎo)線之間電容的邊緣效應(yīng)；因此本實(shí)用新型采用由長(zhǎng)條狀的金屬板等間隔放置，末端采用導(dǎo)線并聯(lián)組成柵狀采集器；
[0025]由于不同電壓等級(jí)的高壓架空輸電線路導(dǎo)線電壓不同，同時(shí)也受到取能柵板安裝位置的影響，變壓器初級(jí)繞組兩極的接入電壓并不固定，因此其轉(zhuǎn)換后的次級(jí)繞組輸出電壓也并不固定，且變化范圍非常大，并不能為各種輸電線路監(jiān)測(cè)設(shè)備直接所用；因此本實(shí)用新型中加入穩(wěn)壓換流模塊，將變化范圍不定的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的12V直流輸出。
[0026]在高壓架空輸電線路導(dǎo)線和大地之間放置取能柵板，取能柵板連接在變壓器初級(jí)繞組的一端，變壓器初級(jí)繞組的另一端接地，那么取能柵板相對(duì)大地之間將產(chǎn)生交變的電勢(shì)差，進(jìn)而在變壓器初級(jí)繞組中產(chǎn)生交變電流，變壓器次級(jí)繞組將輸出交流變化的電流，該電流經(jīng)過穩(wěn)壓換流模塊處理，輸出穩(wěn)定的12V直流，為負(fù)載所用。
[0027]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，其特征在于:包括取能柵板，及與取能柵板電連接的變壓器，及與變壓器電連接的穩(wěn)壓換流模塊;所述穩(wěn)壓換流模塊輸出有12V的直流電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，其特征在于:所述取能柵板由導(dǎo)電性能良好的金屬板制成;所述取能柵板為長(zhǎng)方形或正方形結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)置有多根長(zhǎng)條狀金屬板構(gòu)成柵格狀結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，其特征在于:所述變壓器其初級(jí)繞組一端與取能柵板電連接，所述變壓器其初級(jí)繞組另一端與大地電連接;所述變壓器其次繞組輸出端與穩(wěn)壓換流模塊電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，其特征在于:所述取能柵板放置于高壓架空輸電線路導(dǎo)線和大地之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，其特征在于:所述穩(wěn)壓換流模塊輸出端電連接有負(fù)載。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，包括取能柵板，及與取能柵板電連接的變壓器，及與變壓器電連接的穩(wěn)壓換流模塊；所述穩(wěn)壓換流模塊輸出有12V的直流電壓。本實(shí)用新型的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場(chǎng)能采集裝置，適用于高壓架空輸電線路在線監(jiān)測(cè)中，為在線監(jiān)測(cè)設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電源。
【IPC分類】H02J5/00
【公開號(hào)】CN205304271
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】胡子建
【申請(qǐng)人】上海漢佑電子科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日