基于电容分压器的取能装置及绝缘装置的制作方法

本发明涉及高压配电线路取能技术领域，是一种基于电容分压器的取能装置及绝缘装置。

背景技术：

目前，对配电线路进行在线监测时，其输电线路的电源供给是需解决的关键问题之一。实际进行在线监测时，由于采集信号的各种传感器及信号发送单元等都布设在架空线附近，安装高度和安装位置均受到很大限制，因而不可能使用常规电源。而且，由于对上述传感器及信号发送单元等进行供电的电源工作在野外，维修不便，因而通常上述电源均需具备长期免维护功能，则相应对电源的可靠性提出了很高要求。

现有的电压取能装置多采用电容与变压器之间直接分压，由于变压器的电感量是一个不稳定的值，导致输出电压稳定性和可靠性差；现有技术中存在的从高压线路上取能的设备容易受外界环境影响。因此，开发出性能良好的特种电源并将其应用于配电线路状态参数在线监测系统，具有重要的实用价值。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于电容分压器的取能装置及绝缘装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有取能设备从输电线路上取能时存在电压输出稳定性差以及输出线路电流不平衡的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：基于电容分压器的取能装置包括高压母线、电容分压器、变压整流单元和电源变换单元，所述电容分压器的外侧设有绝缘外壳，所述电容分压器包括串联于高压母线与大地之间的取能电容和分压电容，所述取能电容的输入端电连接在高压母线上，取能电容的输出端与分压电容输入端电连接，所述分压电容的输出端接地，在取能电容的输入端和输出端上均电连接有取能电源引线，所述变压整流单元的输入端与取能电源输出端电连接，变压整流单元的输出端与电源变换单元的输入端电连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述取能电容的输出端可串联有多个分压电容，各个分压电容依序串联在一起。

上述变压整流单元可包括变压器和整流桥，所述变压器输入端与取能电源输出端电连接，在取能电源输出端与变压器一次侧并联有压敏电阻，所述整流桥的输入端与变压器的输出端电连接，所述整流桥的输出端上电连接有并联的直流电容和稳压管。

上述整流桥可包括四个封装的整流二极管，其中两个整流二极管的正极连接在一起形成正输出端，另外两个整流二极管的负极连接在一起形成负输出端。

上述电源变换单元可包括直流稳压模块，所述直流稳压模块的输入端与稳压管的输出端电连接，直流稳压模块的输出端并联有滤波电容。

上述直流稳压模块可为dc-dc电源模块；或/和,直流稳压模块可为低压差稳压器。

上述电容分压器为陶瓷电容分压器。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用基于电容分压器的取能装置的绝缘装置，包括绝缘子，所述电容分压器安装在绝缘子内部。

本发明通过电容分压器从高压线路上获取电能并通过变压整流单元将交流电转化为所需电压等级的直流电，滤波后提供相对平稳的直流电，通过电源变换单元转化为供绝缘子控制单元使用的电压等级的稳定直流电；同时，亦可充分减小装置体积使其整体可内置于绝缘子之内，降低成本，提升使用寿命。本发明具有体积小，重量轻，成本低，寿命长，安全性好等特点，且不受铁磁谐振、线路电流、环境等因素的影响，投入运行后不会导致线路容性电流出现不平衡，非常适合低功耗的紧凑型绝缘子使用。

附图说明

附图1为本发明实施例1电路图。

附图2为本发明实施例1的电容分压器的安装结构示意图。

附图3为本发明实施例1的变压整流单元电路图。

附图4为本发明实施例1的电源变换单元电路图。

附图中的编码分别为：c1为取能电容，c2为分压电容，c3为滤波电容，c4为直流电容,vd1为稳压管，rv1为压敏电阻，tl为工频降压器，dl为整流桥。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2、3、4所示，基于电容分压器的取能装置包括高压母线、电容分压器、变压整流单元和电源变换单元，所述电容分压器的外侧设有绝缘外壳，所述电容分压器包括串联于高压母线与大地之间的取能电容c1和分压电容c2，所述取能电容c1的输入端电连接在高压母线上，取能电容c1的输出端与分压电容c2输入端电连接，所述分压电容c2的输出端接地，在取能电容c1的输入端和输出端上均电连接有取能电源引线，所述变压整流单元的输入端与取能电源输出端电连接，变压整流单元的输出端与电源变换单元的输入端电连接。

这里的电容分压器作为取能装置，其工作原理在于：因高压母线中电流无论如何变化，其电压都是稳定不变，所以在高压母线和大地之间架设取能电容c1和分压电容c2后，高压母线与大地之间的高压电场将使其中取能电容c1内产生足够的能量来供电。这里的uac为取能电源的输出端，直接从取能电容c1上获取电能。电容分压器作为整个取能装置的输入端，通过串联分压的方式负责从高压母线上取得能量，后级用电设备使用的能量都从取能电容c1得到；变压整流单元负责把取能电容c1取得的交流电转化为所需电压等级的直流电，滤波后提供相对平稳的直流电，便于后级用电设备使用；这里的udc是变压整流单元的输出端，电源变换单元负责把变压整流单元处理过的相对平稳的直流电转换为适合于用电设备电压等级要求的直流电并输出到用电设备。本发明能够保证得到的电源电压是平稳且持续的电压。

可根据实际需要，对上述基于电容分压器的取能装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，所述取能电容c1的输出端串联有多个分压电容c2，各个分压电容c2依序串联在一起。

这里的取能电容c1、分压电容c2至cn为圆柱状平板高压电容器，即由两个圆形平行极板及填充在两极板间的电介质组成，电介质应选用耐压高、局放低、介电常数适中的材料。

如附图1、2所示，所述变压整流单元包括变压器和整流桥dl，所述变压器输入端与取能电源输出端电连接，在取能电源输出端与变压器一次侧并联有压敏电阻rv1，所述整流桥dl的输入端与变压器的输出端电连接，所述整流桥dl的输出端上电连接有并联的直流电容c4和稳压管vd1。

变压整流单元的作用是将电容分压器中的取能电容c1输出的交流电转化为所需电压等级的直流电，滤波后提供相对平稳的直流电，便于后级用电设备使用。这里的变压器可以采用工频降压器tl，变压整流单元主要由工频降压器tl和整流桥dl组成，但不局限于此。由于工频降压器tl及其负载主要为感性阻抗，连接在取能电源输出端，这样电网中的谐波频率可能会在电容分压器和工频降压器t1一次侧之间引起谐振，因此在取能电容的输出端与工频降压器t1的一次侧之间并联压敏电阻rv1。在正常运行吋，压敏电阻rvl泄漏电流极小，呈高阻状态；当工频降压器t1一次侧绕组出现异常过压时，产生的过电压使压敏电阻rvl迅速动作将工频降压器t1一次侧绕组短路，使得装置断电从而得到保护。谐振现象消失后，压敏电阻rvl恢复为高阻状态，装置可以自动重新投入正常运行。变压整流单元还可在整流桥dl的输出端连接有直流电容cl和稳压管vd1，直流电容cl应该选择大容量，从而增强其储能滤波能力，而且减轻因负载阻抗的变化而导致电压uac波动所带来的影响。

如附图1、3所示，所述整流桥d1包括四个封装的整流二极管，其中两个整流二极管的正极连接在一起形成正输出端，另外两个整流二极管的负极连接在一起形成负输出端。这里整流桥d1的正输出端电连接有等势电压，整流桥d1的负输出端与直流电容c4电连接。

如附图1、4所示，所述电源变换单元包括直流稳压模块，所述直流稳压模块的输出端并联有滤波电容c3。这里的udc是电源变换单元的输入端，udc经过直流稳压后转换成供用电设备用的电压等级的直流电，再经过滤波电容c3滤波后，输出至用电设备为其提供电源。

如附图1、4所示，所述直流稳压模块为dc-dc电源模块；或/和,所述直流稳压模块为低压差稳压器。

根据需要，所述电容分压器为陶瓷电容分压器。

实施例2：一种使用基于电容分压器的取能装置的绝缘装置包括绝缘子，所述电容分压器安装在绝缘子内部。

这里取能电容c1和分压电容c2至分压电容cn均可以安装在具有伞裙设计的柱状绝缘子中，充分减小装置体积使其整体可内置于绝缘子之内，降低成本，提升使用寿命。本发明具有体积小，重量轻，成本低，寿命长，安全性好等特点。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。