一种基于磁场隔离的高压阻隔供电装置及其供电方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高低压配电控制领域，尤其涉及一种基于磁场隔离的高压阻隔供电装 置及其供电方法。
【背景技术】
[0002] 随着电网容量的不断增加，高压设备在电网中应用越来越多，比如高压开关柜，干 式变压器，箱式变电站等等。高压设备的可靠性是电网可靠运行的重要保障。设备运行监控 后台能够监测采集必须的信息，通过远程通讯，及时把设备的运行状态反馈给设备管理员， 设备管理员根据监控后台的反馈信息，可以及时安排检修，避免恶性事故，减小电网停电风 险。
[0003] 监控后台可以监控设备运行电压，电流，功率，温度等信息，一般来说，传感器采集 相应信息是很容易的事，但是在高压环境下，由于绝缘安全的限制，传感器供电的获得是一 个困难的事情。
[0004] 如图1所示，一种高压设备的功能示意图，高低压仓室是严格区分的，维护人员的 操作仓室也是单独隔开。低压室的电不能直接供给高压室的部件使用，如果高压室的控制 电直接从低压室取，在单一故障条件下，有可能会使低压室绝缘失效，造成设备损坏甚至是 人身伤害。因此，高压室的供电必须由独立的电源来完成。
[0005] 对于高压室的供电电源，现有解决方案主要包括有电池供电和电流互感（CT)供 电。
[0006] 一、电池供电方案
[0007] 高压设备由于其很强的绝缘安全考虑，会严格区分高压室和低压室，操作员操作 的仓室也会单独划分，它是一个电气安全的仓室。高压设备的电压，电流以及温度等传感器 都是放在高压室，直接测量相关物理量。出于安全的考虑，高压仓的传感器供电不能直接从 低压室取，以保持严格而清晰的绝缘间距；为此，需要在高压室设置独立的供电电源，如图 2所示，而电池便是其中一种能量的来源，电池通过相应的升压或者降压电路，或者直接对 各传感器供电。
[0008] 但是电池供电存在以下缺点：
[0009] 1.由于高压设备使用环境是非空调环境，内部环境温度随本身负载和应用环境 (如海拔，维度，季节等）会产生很大的浮动，容易导致电池过早失效，导致传感器电路失 效。
[0010] 2.由于电池的容量有限，为了尽量延长电池寿命，采取了很多低功耗的措施，大大 降低了采样的实时性，不利于及时发现故障；
[0011] 3.电池的寿命相对不确定，会增加巡视工作量，增加了高压设备管理成本，与"免 维护"的发展趋势不相符。
[0012] 二、电流互感（CT)供电
[0013] 电流互感供电，其实现原理如下：
[0014] 根据法拉第电磁感应定律，铜排上流过的交变电流会产生交变的磁场，在高压母 排上套一个取能线圈，如图3所示，将交变的磁场转换成交变电压，然后通过整流电路，变 成直流电，给传感器供电。
[0015] 电流互感供电也存在以下不足：
[0016] 1.对于大容量的设备，母排的电流可能从OA变化到几千安培，CT无法在全电流范 围内提供足够的能量去维持传感器的消耗；
[0017] 2.在全电流范围内，CT取能线圈上感应到的电压差异很大，整流电路设计很困 难；
[0018] 3.此方案不适用于高压直流输电，因为直流电不能产生交变磁场。
【发明内容】
[0019] 鉴于上述电池供电和CT供电所存在的缺点，本发明的目的在于提供一种基于磁 场隔离的高压阻隔供电装置。
[0020] 本发明的技术方案如下：
[0021] 一种基于磁场隔离的高压阻隔供电装置，包括无线充电发射端变换器及无线充电 接收端变换器；所述无线充电发射端变换器置于低压配电区，所述无线充电接收端变换器 置于高压供电区，无线充电发射端变换器和无线充电接收端变换器之间有高低压仓隔板进 行隔呙。
[0022] 可选地，无线充电发射端变换器定期发射短脉冲，并通过所述短脉冲检测所述无 线充电接收端是否放置在充电区域，如果检测到所述无线充电接收端，则所述无线充电发 射端变换器进入充电模式。
[0023] 可选地，所述基于磁场隔离的高压阻隔供电装置，其中，所述供电装置还包括：与 所述无线充电发射端变换器电连接的无线充电发射端线圈。
[0024] 可选地，所述基于磁场隔离的高压阻隔供电装置，其中，所述无线充电发射端变换 器包括四个采用桥式电路连接的MOS管Q21、MOS管Q22、MOS管Q23和MOS管Q24,以及母 线电容C22 ;M0S管Q22和MOS管Q24的漏级管脚连接后与母线电容C22 -端电连接，且连 接交汇点通过电阻R接地；MOS管Q21和MOS管Q23的源级管脚连接后与母线电容C22的 另一端电连接；
[0025] MOS管Q21与MOS管Q22的桥式电路连接点以及MOS管Q22与MOS管Q24的桥式 电路连接点通过谐振电容C21与所述无线充电发射端线圈（L2)串联连接。
[0026] 可选地，所述基于磁场隔离的高压阻隔供电装置，其中，所述供电装置还包括：与 所述无线充电接收端变换器电连接的无线充电接收端线圈。
[0027] 可选地所述基于磁场隔离的高压阻隔供电装置，其中，所述无线充电接收端变换 器包括DC/DC直流变换器、四个采用桥式电连接的MOS管QlUMOS管Ql2、M0S管Ql3和MOS 管Q14、储能电容C13、投卸电容C11、投卸电容C12、开关管Q15、开关管Q16、谐振电容C15 以及检测电容C14 ;
[0028] MOS管Qll和MOS管Q13的源级管脚连接后接DC/DC直流变换器的一端；MOS管 Q12和MOS管Q14的漏级管脚连接后接DC/DC直流变换器的另一端；储能电容C13并联连 接在DC/DC直流变换器的两端；
[0029] MOS管Qll与MOS管Q12的桥式电路连接点以及MOS管Q13与MOS管Q14的桥式 电连接点通过谐振电容C15与所述无线充电接收端线圈（LI)串联连接；检测电容C14并联 连接在谐振电容C15与无线充电接收端线圈（LI)两端；
[0030] 开关管Q15和Q16均为MOS管；MOS管Q15和Q16的源极电连接后接地；MOS管Q15 和Q16的栅极电连接；MOS管Q15和Q16的漏极分别通过投卸电容Cll和投卸电容C12与 检测电容C14的两端形成电连接连接。
[0031] 所述基于磁场隔离的高压阻隔供电装置，其中，所述MOS管为N型沟道MOS管。
[0032] 可选地，所述无线充电接收线圈上的交流电压包络线调制出通讯信号，且所述通 讯信号通过磁场的耦合，传到无线充电发射端电感上，形成通讯的调制信号。
[0033] 本发明还提供一种基于磁场隔离的高压阻隔供电方法，其特征在于，包括如下步 骤：
[0034] S1、无线充电发射端变换器上电，并将低压配电区的电能转变成高频交变磁场；
[0035] S2、高频交变磁场穿透高低压仓隔板，发射到高压供电区；
[0036] S3、高压供电区的无线充电接收端变换器感应到高频交变磁场，并将其整流成直 流电压，供无线充电接收端变换器完成电路的上电和初始化；
[0037] S4、无线充电接收端变换器上电后，会根据当前状态，通过负载调制的方式，向无 线充电发射变换器发送电压输送指令；
[0038] S5、无线充电发射端变换器接收到电压输送指令后，控制输出端的电压，同时，无 线充电接收端变换器