一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，屬于智能電網技術領域。
【背景技術】
[0002]高壓架空輸電線路是電力系統的動脈，為保證其安全運行，需要對其實施在線監測，及時反映運行狀況;如何為在線監測設備提供安全可靠的電源是保證有效監測的核心問題，然而，目前輸電線路在線監測的設備電源多采用太陽能供電，或者在導線上通過電壓互感器、電流互感器的方式取能;太陽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載供電;但是蓄電池受到充放電次數限制，需要定期更換，且維護成本高;在極端氣象條件如長期陰雨情況下，蓄電池存儲的電能耗盡后將無法得到及時補充，導致在線監測裝置無法正常工作;在輸電導線上取能雖然能夠獲取較大的功率，但只能為安裝于導線上的監測設備或傳感器供電，而實際應用中輸電線路在線監測設備大多安裝于桿塔上，導線取能無法滿足在線監測對電源的現實需求；因此，如何為在線監測設備提供穩定、可靠的電源，已經成為制約輸電線路在線監測技術發展的瓶頸之一。
[0003]近年來，國內外已有關于在電場能較豐富的高壓線路或變電站環境下利用電容式采集器采集電場能的研究報道，在輸電導線上采用圓桶狀或平板狀采集器進行能量采集，但是受電容采集器自身高阻抗特性的影響，需要負載阻抗極大才達到最大輸出功率，或者通過阻抗變壓器進行阻抗調節;在變電站高壓設備附近遠離母線的地方利用開關促進電場能采集器電荷流動的措施提高能量采集，但是開關控制需要復雜電路且消耗額外的能量，且采集能量較小，無法實用并為位于桿塔側的在線監測設備供能。
【發明內容】
[0004](— )要解決的技術問題
[0005]為解決上述問題，本實用新型提出了一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，適用于高壓架空輸電線路在線監測中，在線監測裝置的電源供給。
[0006](二)技術方案
[0007]本實用新型的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，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壓換流模塊;所述穩壓換流模塊輸出有12V的直流電壓。
[0008]作為優選的實施方案，所述取能柵板由導電性能良好的金屬板制成;所述取能柵板為長方形或正方形結構，其中間設置有多根長條狀金屬板構成柵格狀結構。
[0009]進一步地，所述變壓器其初級繞組一端與取能柵板電連接，所述變壓器其初級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壓換流模塊電連接，變壓器其初級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差，因此初級線圈中將有變化的電流流過，經變壓器轉換后的次級繞組電壓為變化區間很大的交變電壓，并不能為負載直接所用，因此通過穩壓換流模塊將其進行AC-DC轉后，并穩壓處理，提供穩定的12V直流輸出。
[0010]進一步地，所述取能柵板放置于高壓架空輸電線路導線和大地之間，取能柵板插入高壓架空輸電線路導線與大地之間，使之在電場中相對于大地感應出變化電勢差;高壓架空輸電線路導線為我國電網中長距離輸電時的高等級架空輸電線路導線，其電壓等級常有110kV、220kV、500kV等;大地包括與大地接地良好的輸電線路桿塔，大地在電網中作為交流電的零線。
[0011]進一步地，所述穩壓換流模塊輸出端電連接有負載。
[0012](三)有益效果
[0013]與現有技術相比，本實用新型的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，在高壓架空輸電線路導線和大地之間放置取能柵板，取能柵板連接在變壓器初級繞組的一端，變壓器初級繞組的另一端接地，那么取能柵板相對大地之間將產生交變的電勢差，進而在變壓器初級繞組中產生交變電流，變壓器次級繞組將輸出交流變化的電流，該電流經過穩壓換流模塊處理，輸出穩定的12V直流，為負載(輸電線路在線監測裝置)所用;適用于高壓架空輸電線路在線監測中，為在線監測設備提供穩定、可靠的電源。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的整體結構示意框圖；
[0015]圖2是本實用新型裝置在應用環境中的具體實施圖。
[0016]附圖中的部件標注為:1-取能柵板，2-變壓器，3-穩壓換流模塊，4-高壓架空輸電線路導線，5-負載，6-大地。
【具體實施方式】
[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電連接的穩壓換流模塊3;所述穩壓換流模塊3輸出有12V的直流電壓。
[0018]所述取能柵板I由導電性能良好的金屬板制成;所述取能柵板為長方形或正方形結構，其中間設置有多根長條狀金屬板構成柵格狀結構。
[0019]所述變壓器2其初級繞組一端與取能柵板I電連接，所述變壓器2其初級繞組另一端與大地6電連接;所述變壓器2其次繞組輸出端與穩壓換流模塊3電連接，變壓器2其初級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差，因此初級線圈中將有變化的電流流過，經變壓器2轉換后的次級繞組電壓為變化區間很大的交變電壓，并不能為負載5直接所用，因此通過穩壓換流模塊3將其進行AC-DC轉后，并穩壓處理，提供穩定的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線4和大地6之間，取能柵板I插入高壓架空輸電線路導線4與大地6之間，使之在電場中相對于大地感應出變化電勢差;高壓架空輸電線路導線4為我國電網中長距離輸電時的高等級架空輸電線路導線，其電壓等級常有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在電網中作為交流電的零線。
[0021]所述穩壓換流模塊3輸出端電連接有負載5，負載5為輸電線路在線監測裝置。
[0022]本實用新型的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，在高壓架空輸電線路導線和大地之間放置取能柵板，設高壓架空輸電線路導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，其次級繞組若接入負載，將能獲得穩定的能量；
[0023]則取能柵板和高壓架空輸電線路導線之間的電容C1越大，負載功率越大；為了采集到更多能量，因此取能柵板優化設計的目標就是提高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不便且在強風環境下，會給電力設備受力平衡帶來新的問題，試驗中發現邊緣效應對分布電容的貢獻所占比例很大，甚至超過表面積對電容值的比例，因此利用邊長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線之間電容的邊緣效應；因此本實用新型采用由長條狀的金屬板等間隔放置，末端采用導線并聯組成柵狀采集器；
[0025]由于不同電壓等級的高壓架空輸電線路導線電壓不同，同時也受到取能柵板安裝位置的影響，變壓器初級繞組兩極的接入電壓并不固定，因此其轉換后的次級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測設備直接所用；因此本實用新型中加入穩壓換流模塊，將變化范圍不定的交流電轉換為穩定的12V直流輸出。
[0026]在高壓架空輸電線路導線和大地之間放置取能柵板，取能柵板連接在變壓器初級繞組的一端，變壓器初級繞組的另一端接地，那么取能柵板相對大地之間將產生交變的電勢差，進而在變壓器初級繞組中產生交變電流，變壓器次級繞組將輸出交流變化的電流，該電流經過穩壓換流模塊處理，輸出穩定的12V直流，為負載所用。
[0027]上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的構思和范圍進行限定。在不脫離本實用新型設計構思的前提下，本領域普通人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
【主權項】
1.一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，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壓換流模塊;所述穩壓換流模塊輸出有12V的直流電壓。2.根據權利要求1所述的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，其特征在于:所述取能柵板由導電性能良好的金屬板制成;所述取能柵板為長方形或正方形結構，其中間設置有多根長條狀金屬板構成柵格狀結構。3.根據權利要求1所述的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，其特征在于:所述變壓器其初級繞組一端與取能柵板電連接，所述變壓器其初級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壓換流模塊電連接。4.根據權利要求1所述的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，其特征在于:所述取能柵板放置于高壓架空輸電線路導線和大地之間。5.根據權利要求1所述的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，其特征在于:所述穩壓換流模塊輸出端電連接有負載。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，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壓換流模塊；所述穩壓換流模塊輸出有12V的直流電壓。本實用新型的基于變壓器的阻抗特性的交流線路場能采集裝置，適用于高壓架空輸電線路在線監測中，為在線監測設備提供穩定、可靠的電源。
【IPC分類】H02J5/00
【公開號】CN205304271
【申請號】
【發明人】胡子建
【申請人】上海漢佑電子科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月12日