用于输电线路的在线取能装置的制作方法

本发明属于电力系统领域，特别涉及用于输电线路的在线取能装置。

背景技术：

输电线路在线检测系统是通过无线公网通讯传输方式，对输电线路的远程视频、微气象、杆塔倾斜、防盗报警、覆冰等线路情况进行监测并上传至监控中心的系统，主要由系统主站和各种监测装置组成。

目前输电线路在线监测装置所采用的供电模式几乎均为“光伏板+蓄电池”。该供能方式有效解决了偏远地区输电线路在线监测系统的电源问题，但光能的获取受环境的影响较大，在雨雪、大雾等光照不足的天气下，光伏板产生的电能不能满足设备正常工作需要。即便是在晴天，光伏板满负荷输出电能的时间也不超过5h。因此，不得不采用大容量的蓄电池，以保证在雨雪、大雾等光照不足的天气下，通过蓄电池为监测设备提供工作电能。从输电线路在线监测设备中普遍使用的铅酸蓄电池和镉镍蓄电池来看，蓄电池使用的平均寿命不到一年。

但由于光能的获取受环境的影响较大，在雨雪、大雾等光照不足的天气下，会影响设备正常运行。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了用于保证监测设备正常运行的在线取能装置。

为了达到上述技术目的，本发明提供了用于输电线路的在线取能装置，所述在线取能装置安装在输电线路上，用于向安装在输电线路上的监测设备进行供电，所述在线取能装置，包括：

连接在输电线路上的防雷退耦器，所述防雷退耦器的输入端通过接头与铁塔、地线相连，所述防雷退耦器的输出端与变压器的输入端相连；

所述变压器的输出端经防雷电路与整流滤波器相连，所述整流滤波器的输出端连接有dc-dc模块，所述dc-dc模块的输出端经电解电容与所述监测设备相连。

可选的，在所述在线取能装置中，还设有与所述整流滤波器连接的供电管理电路，在所述供电管理电路的输出端连接有锂电池。

可选的，在所述输电线路中设有第一张力塔和第二张力塔，在所述第一张力塔和所述第二张力塔之间连接有第一地线和第二地线，在所述第一地线和所述第二地线之间设有预设数量的直线塔，在所述第一地线、所述第二地线与所述直线塔之间均设有绝缘子。

可选的，所述防雷退耦器中输入端的一端连接在所述第一地线上，另一端连接在第n路直线塔上，且通过短接线与所述第二地线相连，所述第n路直线塔的两端均设有绝缘子；

其中，n的取值范围为正整数。

可选的，所述防雷退耦器中输入端的一端连接在所述第一地线上，另一端连接在第n路直线塔上，在所述第n路直线塔与所述第一地线之间设有绝缘子；

其中，n的取值范围为正整数。

可选的，所述防雷退耦器中输入端的一端连接在所述第一地线上，另一端连接在第一张力塔上，且通过短接线与所述第二地线相连，所述第n路直线塔的两端均未设有绝缘子；

其中，n的取值范围为正整数。

可选的，所述防雷退耦器中输入端的一端连接在所述第一地线上，另一端连接在第一张力塔上，所述第n路直线塔的两端均未设有绝缘子；

其中，n的取值范围为正整数。

可选的，所述在线取能装置包括用于容纳、防雷退耦器、变压器、防雷电路、整流滤波器、dc-dc模块、电解电容的外壳体，所述外壳体由环氧树脂制成。

可选的，在所述在线取能装置中，除了所述防雷退耦器，还设有包括可调间隙端子、电源防雷器在内的三级防雷装置。

可选的，在所述在线取能装置中，还设有所述dc-dc模块的输出端连接的通讯天线。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过采用“地线取能”的在线监测系统取能方案。该方案的优点在于将原来定性为输电损耗的避雷线感应电压重新利用起来，不仅节省大量系统维护成本，使在线监测类设备的工作稳定性和使用寿命大大延长，且装置安装方便，接线简单，能够满足各类在线监测系统对可靠供电的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于输电线路的在线取能装置的结构示意图；

图2是本发明提供的在线取能装置的结构示意图一；

图3是本发明提供的在线取能装置的结构示意图二；

图4是本发明提供的在线取能装置的结构示意图三；

图5是本发明提供的在线取能装置的结构示意图四。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

为了达到上述技术目的，本发明提供了用于输电线路的在线取能装置，所述在线取能装置安装在输电线路上，用于向安装在输电线路上的监测设备进行供电，所述在线取能装置，如图1所示，包括：

连接在输电线路上的防雷退耦器，所述防雷退耦器的输入端通过接头与铁塔、地线相连，所述防雷退耦器的输出端与变压器的输入端相连；

所述变压器的输出端经防雷电路与整流滤波器相连，所述整流滤波器的输出端连接有dc-dc模块，所述dc-dc模块的输出端经电解电容与所述监测设备相连。

在实施中，为了解决现有技术中在线监测装置所采用“光伏板+蓄电池”这类供电模式存在的缺陷，本发明实施例提出了采用“地线取能”的在线监测系统取能方案。该方案的优点在于将原来定性为输电损耗的避雷线感应电压重新利用起来，不仅节省大量系统维护成本，使在线监测类设备的工作稳定性和使用寿命大大延长，且装置安装方便，接线简单，能够满足各类在线监测系统对可靠供电的要求。

根据麦克斯韦原理，输电线路输送负荷时在其周围产生交变磁场，该交变磁场切割由防雷地线和铁塔组成的金属环路变产生感应电动势，如果环路闭合则产生感应电流。输电线的交流磁场能够通过空间切割地线和杆塔组成的平面，从而在输电线路地线平面产生电流。如果能合理利用这种地线环流，就可以获得足够输电线路在线监测装置使用的能量。

基于上述原理，本发明实施例提供的在线取能装置，包括：整个电路包括防雷退耦器、等比变压器、整流滤波、防雷过压保护、dc-dc和充电管理。高压输电线的地线经防雷退耦器后，流入变压器，变压器获取交流电能，变压器的输出经防雷模块电路后流入整流滤波器，整流滤波器滤除共模干扰和差模干扰后输出到dc-dc模块转化，再经电解电容滤波进一步滤除直流电的杂波，最后与在线监控设备连接，其中过压保护电路是为了抑制输入端电压过高而导致后面器件烧毁。电路设计框架图如图1所示。

输电线在能量传输过程中，地线环路上都会有一定的能量损失。而地线取能装置利用电磁互感技术不仅对这种一直被当成线路损耗的地线感应电进行了有效的利用，更为输电线路上的在线监测提供了一个安全可靠的电源，为输电线路在线监测设备的安装提供强有力的保障，给智能电网的建设创造坚实的后盾。

可选的，在所述在线取能装置中，还设有与所述整流滤波器连接的供电管理电路，在所述供电管理电路的输出端连接有锂电池。通过内置锂电池仍可供电支持一定时间的工作。

可选的，在所述输电线路中设有第一张力塔和第二张力塔，在所述第一张力塔和所述第二张力塔之间连接有第一地线和第二地线，在所述第一地线和所述第二地线之间设有预设数量的直线塔，在所述第一地线、所述第二地线与所述直线塔之间均设有绝缘子。

在实施中，由于电源初级端具有较大阻抗，当电流流过时在电源输入端口产生电压u，因此根据欧姆定律：p＝u×i(u为电源端口电压，i为流经电源初级的电流)便可以获取功率。但是在实际工程应用中不可能把电源初级端直接串入到地线网络中，因此在实际应用中我们是利用具有分段接地的架空地线网络的本身的特点，在不改变原有地线构架的情况下，实现取电设备的串入操作。

具体的，根据该在线取能装置安装的位置不同，可分为如下四种情况进行介绍。

情况一

如图2所示，防雷退耦器中输入端的一端连接在第一地线上，另一端连接在第n路直线塔上，且通过短接线与第二地线相连，第n路直线塔的两端均设有绝缘子；

其中，n的取值范围为正整数。

在实施中，如果我们的用电设备安装在图2所示的“直线塔2”上，则地线取电电源也需要安装在“直线塔2”上。在分段接地段中，地线的接地点在“张力塔1”上，而在其他塔上架空防雷地线和铁塔间是通过带放电间隙的绝缘子串进行连接的，因此我们可以把电源系统的输入端一端接在“地线1”上，另一端和“地线2”短接，于是由“地线1”、“直线塔2”、“地线2”和“张力塔1”构成一个闭合通路，感应电流在这个闭合通路流动，根据前述原理可以在不改变原有地线的条件下把电源装置串入到地线网络中，构成直线塔且双地线均采用分段接地的连接模式。

情况二

如图3所示，防雷退耦器中输入端的一端连接在第一地线上，另一端连接在第n路直线塔上，在第n路直线塔与第一地线之间设有绝缘子；

其中，n的取值范围为正整数。

在实施中，如果撤销短接线，这样会使得闭合回路变为由“地线1”、“直线塔n”、“地线2”和“张力塔1”构成一个闭合通路，感应电流在这个闭合通路流动，根据前述原理可以在不改变原有地线的条件下把电源装置串入到地线网络中，构成直线塔且单地线采用分段接地的连接模式。

情况三

如图4所示，防雷退耦器中输入端的一端连接在第一地线上，另一端连接在第一张力塔上，且通过短接线与第二地线相连，第n路直线塔的两端均未设有绝缘子；

其中，n的取值范围为正整数。

在实施中，相对于情况一，还可以将短接线移至第一张力塔处，这样则构成由“地线1”、“第一张力塔”、“地线2”和“直线塔n”构成，感应电流在这个闭合通路流动，根据前述原理可以在不改变原有地线的条件下把电源装置串入到地线网络中，构成张力塔且双地线均采用分段接地的连接模式。

情况四

如图5所示，防雷退耦器中输入端的一端连接在第一地线上，另一端连接在第一张力塔上，第n路直线塔的两端均未设有绝缘子；

其中，n的取值范围为正整数。

在实施中，相对于情况三，还可以将短接线移除，这样则构成由“地线1”、“第一张力塔”、“地线2”和“直线塔n”构成，感应电流在这个闭合通路流动，根据前述原理可以在不改变原有地线的条件下把电源装置串入到地线网络中，构成张力塔且单地线采用分段接地的连接模式。

可选的，所述在线取能装置包括用于容纳、防雷退耦器、变压器、防雷电路、整流滤波器、dc-dc模块、电解电容的外壳体，所述外壳体由环氧树脂制成。

在实施中，环氧树脂这种材料具有易加工、坚固耐用、绝缘性能好、安全性高的特点，并且价格便宜、不会生锈，相对于该领域经常使用的铝材，摒弃了其易变形，加工难度大的缺陷，由于面板上需固定很多电器元件，需要对电器元件采取绝缘隔离措施，使用铝材会导致加工组装难度增大，使得成本增加。

可选的，在所述在线取能装置中，除了所述防雷退耦器，还设有包括可调间隙端子、电源防雷器在内的三级防雷装置。

在实施中，可调间隙端子：该端子的主要作用是雷击时将能量泄放到大地，原理与输电线路的放电间隙一致，故该端子的间距应保持在8～11mm，维护时应将端子的间隙调整至8～11mm范围内。

可选的，在所述在线取能装置中，还设有所述dc-dc模块的输出端连接的通讯天线。

针对产品的可扩展性，将重点对该地线取能供电装置进一步“智慧化”，使避雷线取能不仅可以为输电线路上设备提供稳定电能，还能提供避雷线的监测数据，实现避雷线的自动监测与报警，从而提升整个输电线路检测系统的集成度，向国家现在大力提倡的智能电网迈进。整个系统采用gsm数据通信，用户可以通过手机短信发送指令来获取整个系统的运行状态。

本发明提供了用于输电线路的在线取能装置，在线取能装置安装在输电线路上，用于向安装在输电线路上的监测设备进行供电，在线取能装置包括：连接在输电线路上的防雷退耦器，防雷退耦器的输入端通过接头与铁塔、地线相连，防雷退耦器的输出端与变压器的输入端相连；变压器的输出端经防雷电路与整流滤波器相连，整流滤波器的输出端连接有dc-dc模块，dc-dc模块的输出端经电解电容与监测设备相连。通过采用“地线取能”的在线监测系统取能方案。该方案的优点在于将原来定性为输电损耗的避雷线感应电压重新利用起来，不仅节省大量系统维护成本，使在线监测类设备的工作稳定性和使用寿命大大延长，且装置安装方便，接线简单，能够满足各类在线监测系统对可靠供电的要求。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。