专利名称：一种利用高压输电导线的在线供电装置及供电方法
技术领域：
本发明涉及一种利用高压输电导线的在线供电装置及供电方法。
背景技术：
目前挂接在高压输电导线上的设备主要采用如下供电方式，互感取电，电池供电， 太阳能供电。上述供电方法存在以下弊端1)、单独采用互感取电的供电方式，当导线上无交流电流流过时，无法供电。2)、单独采用电池供电的方式，不能用于功耗较大设备装置。 3)、采用太阳能供电的方式，由于太阳能光电极极板不可折性和方向性，为保证发电量在实际运用中要用两块太阳能光电极极板，且要把两块太阳能光电极极板嵌入到设备装置中， 使得整个设备装置体积很大，重量重，不方便安装，不能满足国家电网颁布的技术标准。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用高压输电导线的在线供电装置及供电方法，采用电流互感原理取电，在线供电和电池供电复合式供电方式，在导线有无交流电流流过的情况下都能给设备提供稳定的直流电源。本发明的上述目的是通过这样的技术方案来实现的一种利用高压输电导线的在线供电装置，包括挂接在高压输电导线上的铁芯及线圈绕组，铁芯及线圈绕组连接供电装置。所述供电装置设有锂电池。所述铁芯及线圈绕组为开合式铁芯，所述开合式铁芯上缠绕线圈。所述供电装置包括整流电路模块，稳压电路模块，充电电路模块；整流电路模块连接第一稳压电路模块，第一稳压电路模块连接充电电路模块，第一稳压电路模块连接第二稳压电路模块，第二稳压电路模块设有电源输出端，充电电路模块连接锂电池正极，锂电池负极接地。所述第一稳压电路模块、锂电池通过第一隔离二极管、第二隔离二极管连接第二稳压电路模块。所述整流电路模块通过自恢复保险管连接交流输入端，整流电路模块连接有双向瞬态电压抑制二极管。一种利用高压输电导线的在线供电方法，包括以下步骤
步骤一利用电磁互感的原理，开启铁芯，高压输电导线穿过铁芯，然后闭合铁芯，当导线上有交流电流通过时线圈绕组输出交流电压；
步骤二 整流电路模块对线圈绕组输出的交流电压进行整流，输出浮动的直流电压； 步骤三第一稳压电路模块将整流电路模块输出的直流电压进行升压/降压开关式稳压，输出稳定的直流电压；
步骤四第一稳压电路模块输出稳定的直流电压，通过充电电路模块对锂电池充电； 第一稳压电路模块输出端同时连接第二稳压电路模块，第二稳压电路模块输出稳定的直流
4电压，为供电装置供电。一种利用高压输电导线的在线供电方法，步骤一整流电路模块对线圈绕组输出的交流电压进行整流，输出浮动的直流电压，当穿过铁芯的交流电流从20A100A变化时， 整流输出的直流电压从2. 7V至30V变化。步骤二 第一稳压电路模块将整流电路模块输出的直流电压进行升压/降压开关式稳压，输出稳定的直流电压，当输入电压从2. 7V至5V变化时，第一稳压电路模块工作于升压稳压方式，第一稳压电路模块稳定输出5V直流电压；当输入电压从5V至30V变化时， 第一稳压电路模块工作于降压稳压方式，第一稳压电路模块稳定输出5V直流电压；
步骤三第一稳压电路模块输出5V直流电压，通过充电电路模块对锂电池充电； 第一稳压电路模块输出的5V直流电压和锂电池电压通过第一隔离二极管、第二隔离二极管同时加载至第二稳压电路模块。一种利用高压输电导线的在线供电方法，当有交流电流通过铁芯且交流电流从 20A至800A变化时，可互感取电，整理模块输出大于2. 7V，第一稳压电路模块稳定输出5V 直流电压，5V直流电压既为锂电池充电，又通过第二稳压电路模块稳定输出3. 3V直流电压，该电压为供电装置供电；
当无交流电流穿心通过铁芯时，线圈绕组无输出，互感取不出电，第一稳压电路模块无 5V直流电压输出，此时锂电池通过第二稳压电路模块稳定输出3. 3V直流电压，该电压为整个供电装置供电；
当有交流电流穿心通过铁芯且交流电流小于20A时，线圈绕组有输出，但整流模块输出小于2. 7V，第一稳压电路模块不能输出5V直流电压，互感取不出电，此时锂电池通过第二稳压电路模块稳定输出3. 3V直流电压，该电压为整个供电装置供电。本发明一种利用高压输电导线的在线供电装置及供电方法，铁芯为开合式铁芯且铁芯上缠绕线圈绕组，便于开启扣合住高压输电导线。本发明采用复合式供电方式整个供电装置既有利用电流互感原理在线取电的电源给整个设备装置供电，又有可充电的锂电池给整个设备装置供电，当在线取电的电源工作时，能给锂电池充电，但锂电池不工作，当在线取电的电源不工作时，锂电池工作。本发明采用复合式开关稳压方式
当穿过铁芯的交流电流从20A至800A变化时，整流后的电压范围是2. 7V 30V，利用升压，降压复合式开关稳压方式，可稳定输出5V的直流电压。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1为本发明装置结构示意图； 图2为本发明电路图。
具体实施例方式本发明利用电磁互感的原理，选择开合式铁芯且铁芯上缠绕线圈绕组，高压输电导线穿过铁芯，然后闭合铁芯，当导线上有交流电流通过时线圈绕组输出交流电压；对线圈绕组输出的交流电压进行整流，得到浮动的直流电压，当穿过铁芯的交流电流从20A至800A变化时，整流输出的直流电压从2. 7V至30V变化。以CS5171芯片为核心的第一稳压电路模块2-2对整流输出的直流电压进行升压 /降压开关式稳压，当输入电压从2. 7V至5V变化时，第一稳压电路模块2-2工作于升压稳压方式，第一稳压电路模块2-2稳定输出5V直流电压，当输入电压从5V至30V变化时，第一稳压电路模块2-2工作于降压稳压方式，第一稳压电路模块2-2稳定输出5V直流电压。第一稳压电路模块2-2稳定输出5V直流电压，并通过充电电路模块2-4的充电管理芯片aMOM对锂电池3进行充电。第一稳压电路模块2-2稳定输出5V的直流电压和锂电池3的电压通过隔离二极管D3，D4同时加至第二稳压电路模块2-3的芯片)(C6204的输入端，当有交流电流穿心通过铁芯及线圈绕组1且交流电流从20A至800A变化时，第二稳压电路模块2-3稳定输出5V直流电压，此电压通过稳压芯片)(C6204稳定输出3. 3V直流电压，该电压为供电装置2供电。由于锂电池3电压充满后电压只有为4. 2V，第二稳压电路模块2-3输出5V直流电压时，5V减去隔离二极管D3的压降，高于锂电池3电压减去隔离二极管D4的压降，故隔离二极管D4截止不工作，所以锂电池3不工作，只被充电，不耗电，这样可减少锂电池3覆充次数，延长电池寿命。当无交流电流穿心通过铁芯时，线圈绕组无输出，第一稳压电路模块2-2无5V直流电压输出，此时隔离二极管D4导通，锂电池3电压加至稳压芯片)(C6204的输入端，此电压通过稳压芯片)(C6204稳定输出3. 3V直流电压，该电压为供电装置2供电。当有交流电流穿心通过铁芯且交流电流小于20A时线圈绕组有输出，但整流电路模块2-1输出小于2. 7V，第一稳压电路模块2-2不能输出5V直流电压，互感取不出电，此时锂电池3电压通过第二稳压电路模块2-3的稳压芯片)(C6204稳定输出3. 3V直流电压，该电压为整个供电装置2供电。电路工作原理
如图2所示，CTl为交流电输入端，为一插座，铁芯绕组1的输出端与此插座相连接。BX是自恢复保险管，额定电流设计为2A，交流电网的不稳定、雷击干扰以及静电放电，会瞬间产生很大电流，当电流瞬间超过2A时，BX自恢复保险管会瞬间呈现高阻，自动断开输入回路，达到限流作用，保护后面电路。U4是整流桥，将输入的交流电压整流为直流，当穿过铁芯1的交流电流从20A至 800A变化时，U4整流桥输出直流电压从2. 7V至30V变化。当穿过铁芯1的交流电流小于 20A时，U4整流桥输出直流电压小于2. 7V，第一稳压电路模块2-2不工作，所以整个装置的取电启动电流为20A。TVS是双向瞬态电压抑制二极管，击穿电压设计为30V，交流电网的不稳定、雷击干扰以及静电放电，会瞬间产生很大电压。当U4整流桥输出直流电压瞬间大于30V时，TVS 管会瞬间呈现低阻，使得第一稳压电路模块2-2输入端短接，保护后面电路。Ul是基于CS5171稳压芯片模块，当输入直流电压从2. 7V至30V变化时，即穿过铁芯1的交流电流从20A至800A变化时，第一稳压电路模块2-2能稳定输出5V直流电压。第一稳压电路模块2-2输出的5V直流电压经限流二极管D3加至到稳压芯片 XC6204的输入端VPPJS )(C6204稳压后，稳定输出3. 3V直流电压，锂电池3的电压VBB经限流二极管D4同样加至VPP端，经)(C6204稳压后，同样稳定输出3. 3V直流电压。
由于锂电池3的电压充满后电压只有为4. 2V，当CS5171稳压模块输出5V直流电压时，5V减去限流二极管D3的压降高于VBB减去限流二极管D4的压降，所以限流二极管 D4截止不工作，供电装置2靠CS5171稳压模块输出的5V直流电压供电。即穿过铁芯1的交流电流从20A至800A变化时，CS5171稳压模块能稳定输出5V直流电压，此经稳压芯片 XC6204输出稳定的直流电压VCC=3. 3V为供电装置2供电。当无交流电流穿过铁芯1或穿过铁芯绕组1的交流电流小于20A时，CS5171稳压模块无5V直流电压输出，此时锂电池3电压VBB经限流二极管D4自动加至稳压芯片)(C6204 的输入端VPP，供电装置2靠电池锂电池3，即无交流电流穿过铁芯1或穿过铁芯1的交流电流小于20A时，CS5171稳压模块无直流电压输出，锂电池3经稳压芯片)(C6204输出稳定的直流电压VCC=3. 3V为供电装置2供电。XD4054为充电管理芯片，BAT管脚为充电管脚，连接锂电池3的正极，锂电池3负极接地，PROG管脚为充电电流编程管脚，通过此管脚经电阻Rl接地，充电时PROG管脚恒定输出IV电压，充电电流的计算公式为I= (1.0V/R1)* 1000A，设计Rl=IOK,则充电电流I= (1. 0V/10. 000Ω ) * IOOOA=O. lA=100mA。/CHR为充电指示管脚，当芯片充电时，/CHR为低电平，三极管Ql截止，二极管D2 发光，当充电完毕后，/CHR为高电平；三极管Ql导通，二极管Dl发光。CT3为电源输出端， 为一插座，稳压芯片)(C6204输出稳定的直流电压VCC=3. 3V连接到此插座，通过此插座为供电装置2供电。
权利要求
1.一种利用高压输电导线的在线供电装置，包括挂接在高压输电导线上的铁芯及线圈绕组(1)，其特征在于铁芯及线圈绕组(1)连接供电装置(2 )。
2.根据权利要1所述一种利用高压输电导线的在线供电装置，其特征在于所述供电装置(2)设有锂电池(3)。
3.根据权利要1所述一种利用高压输电导线的在线供电装置，其特征在于所述铁芯及线圈绕组(1)为开合式铁芯，所述开合式铁芯上缠绕线圈。
4.根据权利要1所述一种利用高压输电导线的在线供电装置，其特征在于所述供电装置(2 )包括整流电路模块(2-1)，稳压电路模块，充电电路模块(2-4 )；整流电路模块(2-1)连接第一稳压电路模块(2-2 )，第一稳压电路模块(2-2 )连接充电电路模块(2-4)，第一稳压电路模块(2-2)连接第二稳压电路模块(2-3)，第二稳压电路模块(2-3)设有电源输出端(CT3)，充电电路模块(2-4)连接锂电池(3)正极，锂电池(3)负极接地。
5.根据权利要4所述一种利用高压输电导线的在线供电装置，其特征在于所述第一稳压电路模块(2-2)、锂电池(3)通过第一隔离二极管(D3)、第二隔离二极管(D4)连接第二稳压电路模块(2-3)。
6.根据权利要4所述一种利用高压输电导线的在线供电装置，其特征在于所述整流电路模块(2-1)通过自恢复保险管(BX)连接交流输入端(CT1)，整流电路模块(2-1)连接有双向瞬态电压抑制二极管(TVS )。
7.一种利用高压输电导线的在线供电方法，其特征在于包括以下步骤步骤一利用电磁互感的原理，开启铁芯，高压输电导线穿过铁芯，然后闭合铁芯，当导线上有交流电流通过时线圈绕组输出交流电压；步骤二 整流电路模块(2-1)对线圈绕组输出的交流电压进行整流，输出浮动的直流电压；步骤三第一稳压电路模块(2-2 )将整流电路模块(2-1)输出的直流电压进行升压/降压开关式稳压，输出稳定的直流电压；步骤四第一稳压电路模块(2-2)输出稳定的直流电压，通过充电电路模块(2-4)对锂电池(3)充电；第一稳压电路模块(2-2)输出端同时连接第二稳压电路模块(2-3)，第二稳压电路模块(2-3 )输出稳定的直流电压，为供电装置(2 )供电。
8.根据权利要求7所述一种利用高压输电导线的在线供电方法，其特征在于步骤一整流电路模块(2-1)对线圈绕组输出的交流电压进行整流，输出浮动的直流电压，当穿过铁芯的交流电流从20A100A变化时，整流输出的直流电压从2. 7V至30V变化；步骤二 第一稳压电路模块(2-2)将整流电路模块(2-1)输出的直流电压进行升压/ 降压开关式稳压，输出稳定的直流电压，当输入电压从2. 7V至5V变化时，第一稳压电路模块(2-2)工作于升压稳压方式，第一稳压电路模块(2-2)稳定输出5V直流电压；当输入电压从5V至30V变化时，第一稳压电路模块(2-2)工作于降压稳压方式，第一稳压电路模块 (2-2)稳定输出5V直流电压；步骤三第一稳压电路模块(2-2 )输出5V直流电压，通过充电电路模块(2-4 )对锂电池(3)充电；第一稳压电路模块(2-2)输出的5V直流电压和锂电池(3)电压通过第一隔离二极管 (D3)、第二隔离二极管(D4)同时加载至第二稳压电路模块(2-3)。
9.根据权利要求7所述一种利用高压输电导线的在线供电方法，其特征在于 当有交流电流通过铁芯(1)且交流电流从20A至800A变化时，可互感取电，整流模块 (2-1)输出大于2. 7V，第一稳压电路模块(2-2)稳定输出5V直流电压，5V直流电压既为锂电池(3 )充电，又通过第二稳压电路模块(2-3 )稳定输出3. 3V直流电压，该电压为供电装置 (2)供电;当无交流电流穿心通过铁芯时，线圈绕组无输出，互感取不出电，第一稳压电路模块 (2-2 )无5V直流电压输出，此时锂电池(3 )通过第二稳压电路模块(2-3 )稳定输出3. 3V直流电压，该电压为整个供电装置(2 )供电；当有交流电流穿心通过铁芯且交流电流小于20A时，线圈绕组有输出，但整流模块 (2-1)输出小于2. 7V，第一稳压电路模块(2-2)不能输出5V直流电压，互感取不出电，此时锂电池(3 )通过第二稳压电路模块(2-3 )稳定输出3. 3V直流电压，该电压为整个供电装置 (2)供电。
全文摘要
一种利用高压输电导线的在线供电装置及供电方法，包括挂接在高压输电导线上的铁芯及线圈绕组，铁芯及线圈绕组连接供电装置。所述供电装置设有锂电池。所述铁芯及线圈绕组为开合式铁芯，所述开合式铁芯上缠绕线圈。所述供电装置包括整流电路模块，稳压电路模块，充电电路模块；整流电路模块连接第一稳压电路模块，第一稳压电路模块连接充电电路模块，第一稳压电路模块连接第二稳压电路模块，第二稳压电路模块设有电源输出端，充电电路模块连接锂电池正极，锂电池负极接地。本发明采用电流互感原理取电，在线供电和电池供电复合式供电方式，在导线有无交流电流流过的情况下都能给设备提供稳定的直流电源。
文档编号H02J7/02GK102447313SQ201210003210
公开日2012年5月9日 申请日期2012年1月8日 优先权日2012年1月8日
发明者张军 申请人:湖北隆创科技有限公司