高可靠性输电线路感应取能电源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高可靠性输电线路感应取能电源，包括：取能单元、绕组切换控制电路、冲击保护电路、整流滤波电路、过压保护电路和电源管理模块；取能单元包括可开闭式环形铁芯和带中间抽头的二次取能线圈，二次取能线圈具有不同的档位，绕组切换控制电路根据过压保护电路输出电压幅值大小和幅值变化量决定接入电路的档位，电源管理模块包括稳压电路、电压取样电路、充电控制开关、充电电路、锂电池和电源通道控制开关，充电控制开关根据电压取样电路输出电压幅值大小和幅值变化量控制充电电路是否对锂电池进行充电。本发明结构简单，工作可靠性高，不仅能够提高电源的能量转化利用率，而且有效降低了最小启动电流，具有较高的工程应用价值。
【专利说明】
高可靠性输电线路感应取能电源
技术领域
[0001] 本发明涉及高压感应取能电源相关技术领域，特别是涉及一种高可靠性输电线路 感应取能电源，主要应用于交流输电线路或高压开关柜等在线监测装置的电源供给。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统继电保护技术的发展，在输电线路或高压一次设备上加装的监测设 备日渐增多，如输电线路在线监测装置、覆冰监测装置、环网柜状态监测设备等等，因此，解 决高压侧监测设备供电问题成为研究的新热点。常见的供电方式主要有太阳能供电、电池 供电、激光供电及超声波供电等，由于体积、成本、输出功率、转化效率、绝缘等问题，上述方 法均未得到有效的利用。高压感应取能是通过在线路上套装可开启式的良磁导体，利用电 磁感应原理从线路电流在其周围产生的交变磁场中截获能量，能够为安装在附近的监测设 备提供稳定的电源，具备较好的发展前景。线路中能够满足高压感应取能电源正常工作所 需的最小电流为最小启动电流。由于输电线路电流波动范围非常大，取能电源需要解决两 个问题:一是在线路电流较大导致取能过剩时，必须采取合理的泄能方式，以保证电源保持 平稳输出，否则将烧坏电源;二是在线路电流小于最小启动电流时，具备备用电源，消除电 源工作死区。为能够适应较大电流下工作往往需要较低的取能效率，比如减小取能铁芯体 积或减少取能匝数;为降低最小启动电流，尽可能地不使用备用电池，往往需要提高取能效 率，比如增大取能铁芯体积。因此，使高压感应取能电源既能够具备较低的最小启动电流， 提高取能效率，消除电源工作死区；同时在线路电流过大时仍然能够可靠地工作成为该技 术领域的技术难点。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是，提出一种高可靠性输电线路感应取能电源，通过对电源的有效 管理，显著提高取能效率，消除电源工作死区，为在线监测设备提供稳定的电源供给。
[0004] 本发明的技术方案为： 高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，包括:取能单元、绕组切换控制电路、冲 击保护电路、整流滤波电路、过压保护电路和电源管理模块;取能单元包括套装在输电导线 上的可开闭式环形铁芯，绕置于环形铁芯上的带中间抽头的二次取能线圈，二次取能线圈 将感应获取的电能转换为交流电输出，绕组切换控制电路根据过压保护电路输出电压幅值 大小和幅值变化量选择二次取能线圈接入电路的绕组，整流滤波电路将二次取能线圈输出 的交流电压转换成直流电压，取能单元的输出端与绕组切换控制电路的输入端连接，绕组 切换控制电路的输出端与冲击保护电路的输入端连接，冲击保护电路的输出端与整流滤波 电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端过压保护电路的输入端连接，过压保护电路的 输出端分别与绕组切换控制电路用于检测电压的输入端和电源管理模块的输入端连接;电 源管理模块包括稳压电路、电压取样电路、充电控制开关、充电电路、锂电池和电源通道控 制开关，稳压电路的输入端与电压取样电路的输入端连接，稳压电路的输出端分别与充电 控制开关的输入端和电源通道控制开关的第一输入端连接，充电控制开关的输入端与电压 取样电路的输出端连接，充电控制开关的输出端与充电电路的输入端连接，充电电路的输 出端分别与锂电池的正极端和电源通道控制开关的第二输入端连接，电源通道控制开关的 输出端与负载的输入端连接，充电控制开关根据电压取样电路输出电压幅值大小和幅值变 化量控制充电开关的通断，电源通道控制开关自动选择稳压电路输出电压和锂电池正极端 电压高的一端为负载供电。
[0005] 下面是对本发明技术方案的进一步优化或/和改进： 上述绕组切换控制电路包括继电器、保护电阻、第一上拉电阻、光耦器件、第一下拉电 阻、三端可调分流基准源、第一稳压电容、第一限流电阻、第一 NPN三极管、第一分压电阻、电 阻值可调节的第二分压电阻;保护电阻的一端与继电器连接，保护电阻的另一端与光耦器 件内部发光二极体的正极端连接，第一上拉电阻的一端与电源通道控制开关的输出端连 接，第一上拉电阻的另一端与光耦器件内部光敏三极管的集电极连接，光耦器件内部光敏 三极管的发射极接隔离侧地，光耦器件内部发光二极体的负极端分别与第一下拉电阻的一 端、第一限流电阻的一端和三端可调分流基准源的基极连接，第一下拉电阻的另一端接地， 第一限流电阻的另一端与第一 NPN三极管的基极连接，第一 NPN三极管的集电极分别与三端 可调分流基准源的集电极、第一稳压电容的正极端、第一分压电阻的一端和第二分压电阻 的一端连接，第一分压电阻的另一端与过压保护电路的输出端连接，第一 NPN三极管的发 射极与第二分压电阻的电阻调节端连接，三端可调分流基准源的发射极分别与第一稳压电 容的负极端和第二分压电阻的另一端连接并接地。
[0006] 上述电压取样电路包括第三分压电阻和第四分压电阻，第三分压电阻的一端为电 压取样电路的输入端，第三分压电阻的另一端与第四分压电阻的一端连接并作为电压取样 电路的输出端，第四分压电阻的另一端接地。
[0007] 上述充电控制开关包括第二稳压电容、第五分压电阻、电阻可调的第六分压电阻、 第二NPN三极管、电压比较器、第二上拉电阻、第二下拉电阻、第一二极管、第二限流电阻、第 三上拉电阻和PNP三极管，第二稳压电容的正极端与电压比较器的反相输入端连接，第二稳 压电容的负极端接地，第五分压电阻的一端与第二NPN三极管的集电极连接并作为充电控 制开关的输入端，第五分压电阻的另一端分别与第二NPN三极管的发射极和第六分压电阻 的一端连接，第六分压电阻的另一端接地，第六分压电阻的电阻调节端与电压比较器的同 相输入端连接，第二上拉电阻的一端分别与第二NPN三极管的集电极和第三上拉电阻的一 端连接，第二上拉电阻的另一端分别与第二NPN三极管的基极、第一二极管的负极端和第二 下拉电阻的一端连接，第二下拉电阻的另一端与电压比较器输入电源负极端连接并接地， 第一二极管的正极端与第二限流电阻的一端连接，第二限流电阻的另一端分别与第三上拉 电阻的另一端、PNP三极管的基极连接，PNP三极管的集电极为充电控制开关的输出端。
[0008] 上述电源通道控制开关包括第二二极管和第三二极管，第二二极管的正极端为电 源通道控制开关的第一输入端，第二二极管的负极端与第三二极管的负极端连接并作为电 源通道控制开关的输出端，第三二极管的正极端分别与充电电路的输出端和锂电池的正极 端连接并作为电源通道控制开关的第二输入端。
[0009] 上述电源通道控制开关包括双通道理想二极管LTC4413,电源通道控制开关的输 入端与第四上拉电阻的一端连接，第四上拉电阻的另一端与双通道理想二极管LTC4413的 通道状态指示管脚连接，双通道理想二极管LTC4413的通道状态指示管脚与负载微处理器 的I/O端口连接，用于指示当前供电通道为稳压电路或锂电池。
[0010]上述二次取能线圈的总绕组为使当前规格铁芯输出功率最大时的绕组，中间抽头 位于总绕组的中部形成分线圈，绕组切换控制电路使二次取能线圈切换前，总绕组接入电 路，绕组切换控制电路使二次取能线圈切换后，分绕组接入电路。
【附图说明】
[0011]图1是本发明高压感应取能电源结构框图。
[0012] 图2是本发明电源管理模块结构框图。
[0013] 图3是本发明绕组切换控制电路图。
[0014] 图4是本发明电压取样电路图。
[0015] 图5是本发明充电控制开关电路图。
[0016] 图6是本发明实施例一电源管理模块电路图。
[0017] 图7是本发明高压感应取能电源电路图。
[0018] 图8是本发明实施例二电源管理模块电路图。
[0019] 图9是本发明绕组切换控制电路实验测试图。
[0020] 图10是本发明高压感应取能电源实验测试图。
[0021] 附图中的编码分别为：1为取能单元，2为绕组切换控制电路，3为冲击保护电路，4 为整流滤波电路，5为过压保护电路，6为电源管理模块，601为稳压电路，602为电压取样电 路，603为充电控制开关，604为充电电路，605为电源通道控制开关，BAT为锂电池，7为负载， Vin为过压保护电路输出电压，VCC为电源通道控制开关输出端，U1为继电器，R1为保护电 阻，R2为第一上拉电阻，U2为光耦器件，GND为隔离侧地，JGND为地，R3为第一下拉电阻，Q1为 三端可调分流基准源，C1为第一稳压电容，R4为第一限流电阻，Q2为第一 NPN三极管，R5为第 一分压电阻，R6为第二分压电阻，R7为第三分压电阻，R8为第四分压电阻，C2为第二稳压电 容，R9为第五分压电阻，Q3为第二NPN三极管，R10为第六分压电阻，R11为第二上拉电阻，R12 为第二下拉电阻，U3为电压比较器，D1为第一二极管，R13为第二限流电阻，D2为第二二极 管，D3为第三二极管，Q4为PNP三极管，VI为电压取样电路输出端，V2为稳压电路输出端，V3 为充电控制开关输出端，C3为滤波电容，R15为第三上拉电阻。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0023] 实施例一 如图1所示为高压感应取能电源结构框图。高压感应取能电源包括取能单元1、绕组切 换控制电路2、冲击保护电路3、整流滤波电路4、过压保护电路5和电源管理模块6。取能单元 1的输出端与绕组切换控制电路2的输入端连接，绕组切换控制电路2的输出端与冲击保护 电路3的输入端连接，冲击保护电路3的输出端与整流滤波电路4的输入端连接，整流滤波电 路4的输出端过压保护电路5的输入端连接，过压保护电路5的输出端分别与绕组切换控制 电路2用于检测电压的输入端和电源管理模块6的输入端连接;取能单元1的可开闭式环形 铁芯套装在输电导线上的，带中间抽头的二次取能线圈绕置于环形铁芯上，绕组A-C为总绕 组，绕组B-C为分绕组，绕组切换控制电路2的电压检测输入端实时监测过压保护电路输出 端电压，当输出电压赋值变化量达到设定值时使取能单元1的二次取能线圈由总绕组A-C切 换为分绕组B-C;当绕组切换控制电路2输出功率过大时，冲击保护电路3将两极的高阻抗变 为低阻抗，吸收浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，防止受到过大的瞬时电压破 坏或干扰击穿，保护后续电路;整流滤波电路4将冲击保护电路3输出的交流电压转换为直 流电压，过压保护电路包括迟滞比较器和MOSFET场效应管，当整流滤波电路4输出直流电压 小于过压保护电路5门槛电压时，迟滞比较器输出开路，MOSFET场效应管导通，当整流滤波 电路4输出直流电压大于过压保护电路5门槛电压时，迟滞比较器翻转，MOSFET场效应管断 开，进一步断开与电源管理模块6的连接，保护后续电路；电源管理模块6将过压保护电路5 输出的直流电压转换成负载7所需的直流电压，并对作为储能装置的锂电池进行充放电控 制。
[0024]如图2所示是电源管理模块结构框图。电源管理模块6包括稳压电路601、电压取样 电路602、充电控制开关603、充电电路604、电源通道控制开关605、锂电池 BAT。稳压电路601 的输入端与电压取样电路60 2的输入端连接，稳压电路60 2的输出端分别与充电控制开关 603的输入端和电源通道控制开关605的第一输入端连接，充电控制开关603的输入端与电 压取样电路的输出端Vi η连接，充电控制开关603的输出端与充电电路604的输入端连接，充 电电路604的输出端分别与锂电池 ΒΑΤ的正极端和电源通道控制开关605的第二输入端连 接，电源通道控制开关605的输出端与负载的输入端连接。稳压电路601将过压保护电路输 出电压Vin转换为负载7所需电压;充电控制开关603根据电压取样电路输出电压Vin幅值大 小和幅值变化量控制充电开关的通断，当电压取样电路输出电压Vin幅值大于充电控制开 关603电压设定值时，充电开关导通，充电电路604为锂电池 BAT进行充电，当电压取样电路 输出电压Vin幅值小于充电控制开关603电压设定值且满足幅值变化量时，充电开关断开， 充电电路604停止为锂电池 BAT进行充电；电源通道控制开关605根据稳压电路601输出电压 和锂电池 BAT正极端电压高低情况，自动选择电压高的一端为负载7供电。
[0025]如图3所示是绕组切换控制电路图。绕组切换控制电路2包括继电器U1、保护电阻 R1、第一上拉电阻R2、光耦器件U2、第一下拉电阻R3、三端可调分流基准源Q1、第一稳压电容 C1、第一限流电阻R4、第一 NPN三极管Q2、第一分压电阻R5、电阻值可调节的第二分压电阻 R6;保护电阻R1的一端与继电器U1连接，保护电阻R1的另一端与光耦器件U2内部发光二极 体的正极端连接，第一上拉电阻R2的一端与电源通道控制开关的输出端VCC连接，第一上拉 电阻R2的另一端与光耦器件U2内部光敏三极管的集电极连接，光耦器件U2内部光敏三极管 的发射极接隔离侧地GND，光耦器件U2内部发光二极体的负极端分别与第一下拉电阻R3的 一端、第一限流电阻R4的一端和三端可调分流基准源Q1的基极连接，第一下拉电阻R3的另 一端接地JGND，第一限流电阻R4的另一端与第一 NPN三极管Q2的基极连接，第一 NPN三极管 Q2的集电极分别与三端可调分流基准源Q1的集电极、第一稳压电容C1的正极端、第一分压 电阻R5的一端和第二分压电阻R6的一端连接，第一分压电阻R5的另一端与过压保护电路的 输出端Vin连接，第一 NPN三极管Q2的发射极与第二分压电阻R6的电阻调节端连接，三端可 调分流基准源Q1的发射极分别与第一稳压电容C1的负极端和第二分压电阻R6的另一端连 接并接地JGND。该电路的工作原理为：当三端可调分流基准源Q1集电极输入电压小于击穿 电压时，内部三极管处于截止状态，输出高电平，第一 NPN三极管导通，光耦器件U2截止，继 电器U1不动作，二次取能线圈总绕组A-C接入电路；当三端可调分流基准源Q1集电极输入电 压大于击穿电压时，内部三极管处于导通状态，输出低电平，第一下拉电阻R3使三端可调分 流基准源Q1基极电压拉低至地电位，第一 NPN三极管关断，第一分压电阻R5和第二分压电阻 R6的电阻分压比增大，进一步确保三端可调分流基准源Q1处于击穿状态，光耦器件U2导通， 驱动继电器U1动作，二次取能线圈总绕组B-C接入电路，保护电阻R1用于防止流入继电器U1 电流过大使其烧毁。通过控制第一 NPN三极管的通断进一步调整第一分压电阻R5和第二分 压电阻R6的电阻分压比，使三端可调分流基准源Q1集电极输入电压大于击穿电压时继电器 动作，而必须满足其值小于击穿电压且存在一定变化量时继电器恢复初始状态，大大提高 了绕组切换控制电路2的抗干扰性。
[0026]如图4所示是电压取样电路图。电压取样电路602包括第三分压电阻R7和第四分压 电阻R8,第三分压电阻R7的一端为电压取样电路602的输入端，与过压保护电路的输出端 Vin连接，用于检测其输出电压的幅值大小和幅值变化量，第三分压电阻R7的另一端与第四 分压电阻R8的一端连接并作为电压取样电路的输出端VI，第四分压电阻R8的另一端接地。 [0027]如图5所示是充电控制开关电路图。充电控制开关603包括第二稳压电容C2、第五 分压电阻R9、电阻可调的第六分压电阻R10、第二NPN三极管Q3、电压比较器U3、第二上拉电 阻R11、第二下拉电阻R12、第一二极管D1、第二限流电阻R13、第三上拉电阻R14和PNP三极管 Q4,第二稳压电容C2的正极端与电压比较器U3的反相输入端连接，第二稳压电容C2的负极 端接地，第五分压电阻R9的一端分别与稳压电源的输出端V2和第二NPN三极管Q3的集电极 连接并作为充电控制开关的输入端，第五分压电阻R9的另一端分别与第二NPN三极管Q3的 发射极和第六分压电阻R10的一端连接，第六分压电阻R10的另一端接地，第六分压电阻R10 的电阻调节端与电压比较器U3的同相输入端连接，第二上拉电阻R11的一端分别与第二NPN 三极管Q3的集电极和第三上拉电阻R14的一端连接，第二上拉电阻R11的另一端分别与第二 NPN三极管Q3的基极、第一二极管D1的负极端和第二下拉电阻R12的一端连接，第二下拉电 阻R12的另一端与电压比较器U3输入电源负极端连接并接地，第一二极管D1的正极端与第 二限流电阻R13的一端连接，第二限流电阻R13的另一端分别与第三上拉电阻R14的另一端、 PNP三极管Q4的基极连接，PNP三极管Q4的集电极为充电控制开关的输出端V3。该电路的工 作原理为:第二稳压电容C2用于滤除VI高频毛刺使电压保持稳定，当VI小于电压比较器U3 同相输入端电压时，电压比较器U3输出开路，第二上拉电阻R11使第二NPN三极管Q3基极电 压拉至高电平，电压值由第二上拉电阻R11和第二下拉电阻R12的电阻分压比决定，第二NPN 三极管Q3导通，第五分压电阻R9被短路，电压比较器U3同相输入端电压由电阻可调的第六 分压电阻R10决定，PNP三极管Q4关断，充电电路604停止对锂电池 BAT充电；当VI大于电压比 较器U3同相输入端电压时，电压比较器U3翻转，第二下拉电阻R11使第二NPN三极管Q3基极 电压拉至地电位，第二NPN三极管Q3关断，第五分压电阻R9接入电路，电压比较器U3同相输 入端电压降低，使电压比较器U3保持翻转状态更加稳定，PNP三极管Q4饱和导通，充电电路 604开始对锂电池 BAT充电，利用第一二极管D1的单向导电性对PNP三极管Q4进行保护，第二 限流电阻R13防止PNP三极管Q4基极电流过大而烧毁，第三上拉电阻R14将PNP三极管Q4基极 拉至高电平，提高电路抗干扰性。
[0028]如图6所示是电源管理模块电路图。在本实施例中，电源通道控制开关605包括第 二二极管D2和第三二极管D3,第二二极管D2的正极端与稳压电路的输出端连接并作为电源 通道控制开关605的第一输入端，第二二极管D2的负极端与第三二极管D3的负极端连接并 作为电源通道控制开关的输出端VCC，第三二极管D3的正极端分别与充电电路604的输出端 和锂电池 BAT的正极端连接并作为电源通道控制开关的第二输入端，该电路利用二极管的 单向导电性自动选择稳压电路输出端和锂电池的正极端电压较高的一端为负载7供电，在 电路设计时稳压电路输出电压为5V，锂电池电压为4.2V，第二二极管D2和第三二极管D3选 用导通电压降较低的锗二极管，导通时电压降约为0.3V。
[0029]本实施例高压感应取能电源电路图如图7所示。
[0030] 实施例二 如图8所示是电源管理模块电路图。本实施例与实施例一的区别在于电源通道控制开 关605包括双通道理想二极管LTC4413和第四上拉电阻R15,电源通道控制开关605的输入端 与第四上拉电阻R15的一端连接，第四上拉电阻R15的另一端与双通道理想二极管LTC4413 的通道状态指示管脚连接，双通道理想二极管LTC4413的通道状态指示管脚与负载7中微处 理器的I/O端口连接，用于指示当前供电通道为稳压电路供电还是锂电池供电。
[0031] 实施例三 具体地，根据以下实施例对本发明进行进一步地说明其优点和工程应用价值。将实施 例二所公开的技术方案应用于输电线路覆冰在线监测中，在线监测设备负载功耗为1.8W， 为便于输电导线的安装、拆卸及绕线方便，环形铁芯切割采用半圆对称线切割的方式，二次 取能线圈的总绕组匝数为60匝，分绕组匝数为20匝，二次取能线圈均采用直径为0.3mm的铜 漆包线。绕组切换控制电路实验测试结果如表1和图9所示。
[0032]表1.过压保护电路输出电压及二次取能线圈取能绕组与试验电流关系表
当试验电流上升至98A时铁芯磁化曲线已经进入饱和区域，此时二次取能线圈A-C接入 电路，当试验电流上升至110A时绕组切换控制电路继电器动作，二次取能线圈切换至B-C接 入电路；当试验电流上升至122A时开始降低试验电流，当试验电流下降至110A和108A时绕 组切换控制电路继电器未动作，当试验电流下降至82A时，绕组切换控制电路继电器动作， 二次取能线圈B-C切换至A-C接入电路。该电路有效解决了输电导线电流波动导致继电器误 切换的问题，提高了电路的抗干扰性。
[0033] 如图10所示是高压感应取能电源实验测试图。在本试验中，过压保护电路输出电 压及充电控制开关与试验电流关系如表2所示。
[0034] 表2.过压保护电路输出电压及充电
控制开关与试验电流关系表 ' 当试验电流为12A时充电控制开关断开，此时电源管理模块输出电压为5V，而在试验过_ 程中若将充电控制开关短路，则由于为锂电池充电，增重了负载，此时电源管理模块输出电 压约2.8V，无法为负载供电，有效地说明了该电源管理模块能有效降低最小启动电流，提高 电源供电可靠性；当试验电流上升至32A时，充电控制开关导通，充电电路开始为锂电池充 电；当试验电流上升至1500A时，虽然二次取能线圈分绕组B-C接入电路，但感应输出的电能 仍然过多，因此此时过压保护电路中MOSFET场效应管关闭，由锂电池为负载供电；而实际工 程应用中输电导线电流一般不会达到1500A，因此该高压感应取能电源能够满足工程需求。
[0035]以上所述实施例仅表达了本发明的【具体实施方式】，但并不能因此而理解为对本发 明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思 的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利 的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，包括:取能单元、绕组切换控制 电路、冲击保护电路、整流滤波电路、过压保护电路和电源管理模块;取能单元包括套装在 输电导线上的可开闭式环形铁芯，绕置于环形铁芯上的带中间抽头的二次取能线圈，二次 取能线圈将感应获取的电能转换为交流电输出，绕组切换控制电路根据过压保护电路输出 电压幅值大小和幅值变化量选择二次取能线圈接入电路的绕组，整流滤波电路将二次取能 线圈输出的交流电压转换成直流电压，取能单元的输出端与绕组切换控制电路的输入端连 接，绕组切换控制电路的输出端与冲击保护电路的输入端连接，冲击保护电路的输出端与 整流滤波电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端过压保护电路的输入端连接，过压保 护电路的输出端分别与绕组切换控制电路用于检测电压的输入端和电源管理模块的输入 端连接;电源管理模块包括稳压电路、电压取样电路、充电控制开关、充电电路、锂电池和电 源通道控制开关，稳压电路的输入端与电压取样电路的输入端连接，稳压电路的输出端分 别与充电控制开关的输入端和电源通道控制开关的第一输入端连接，充电控制开关的输入 端与电压取样电路的输出端连接，充电控制开关的输出端与充电电路的输入端连接，充电 电路的输出端分别与锂电池的正极端和电源通道控制开关的第二输入端连接，电源通道控 制开关的输出端与负载的输入端连接，充电控制开关根据电压取样电路输出电压幅值大小 和幅值变化量控制充电开关的通断，电源通道控制开关自动选择稳压电路输出电压和锂电 池正极端电压高的一端为负载供电。2. 根据权利要求1所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，绕组切换控制 电路包括保继电器、保护电阻、第一上拉电阻、光耦器件、第一下拉电阻、三端可调分流基准 源、第一稳压电容、第一限流电阻、第一 NPN三极管、第一分压电阻、电阻值可调节的第二分 压电阻;保护电阻的一端与继电器连接，保护电阻的另一端与光耦器件内部发光二极体的 正极端连接，第一上拉电阻的一端与电源通道控制开关的输出端连接，第一上拉电阻的另 一端与光親器件内部光敏三极管的集电极连接，光親器件内部光敏三极管的发射极接隔离 侧地，光親器件内部发光二极体的负极端分别与第一下拉电阻的一端、第一限流电阻的一 端和三端可调分流基准源的基极连接，第一下拉电阻的另一端接地，第一限流电阻的另一 端与第一 NPN三极管的基极连接，第一 NPN三极管的集电极分别与三端可调分流基准源的集 电极、第一稳压电容的正极端、第一分压电阻的一端和第二分压电阻的一端连接，第一分压 电阻的另一端与过压保护电路的输出端连接，第一 NPN三极管的发射极与第二分压电阻的 电阻调节端连接，三端可调分流基准源的发射极分别与第一稳压电容的负极端和第二分压 电阻的另一端连接并接地。3. 根据权利要求1或2所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，电压取样 电路包括第三分压电阻和第四分压电阻，第三分压电阻的一端为电压取样电路的输入端， 第三分压电阻的另一端与第四分压电阻的一端连接并作为电压取样电路的输出端，第四分 压电阻的另一端接地。4. 根据权利要求1或2所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，充电控制 开关包括第二稳压电容、第五分压电阻、电阻可调的第六分压电阻、第二NPN三极管、电压比 较器、第二上拉电阻、第二下拉电阻、第一二极管、第二限流电阻、第三上拉电阻和PNP三极 管，第二稳压电容的正极端与电压比较器的反相输入端连接，第二稳压电容的负极端接地， 第五分压电阻的一端与第二NPN三极管的集电极连接并作为充电控制开关的输入端，第五 分压电阻的另一端分别与第二NPN三极管的发射极和第六分压电阻的一端连接，第六分压 电阻的另一端接地，第六分压电阻的电阻调节端与电压比较器的同相输入端连接，第二上 拉电阻的一端分别与第二NPN三极管的集电极和第三上拉电阻的一端连接，第二上拉电阻 的另一端分别与第二NPN三极管的基极、第一二极管的负极端和第二下拉电阻的一端连接， 第二下拉电阻的另一端与电压比较器输入电源负极端连接并接地，第一二极管的正极端与 第二限流电阻的一端连接，第二限流电阻的另一端分别与第三上拉电阻的另一端、PNP三极 管的基极连接，PNP三极管的集电极为充电控制开关的输出端。5. 根据权利要求3所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，充电控制开关 包括第二稳压电容、第五分压电阻、电阻可调的第六分压电阻、第二NPN三极管、电压比较 器、第二上拉电阻、第二下拉电阻、第一二极管、第二限流电阻、第三上拉电阻和PNP三极管， 第二稳压电容的正极端与电压比较器的反相输入端连接，第二稳压电容的负极端接地，第 五分压电阻的一端与第二NPN三极管的集电极连接并作为充电控制开关的输入端，第五分 压电阻的另一端分别与第二NPN三极管的发射极和第六分压电阻的一端连接，第六分压电 阻的另一端接地，第六分压电阻的电阻调节端与电压比较器的同相输入端连接，第二上拉 电阻的一端分别与第二NPN三极管的集电极和第三上拉电阻的一端连接，第二上拉电阻的 另一端分别与第二NPN三极管的基极、第一二极管的负极端和第二下拉电阻的一端连接，第 二下拉电阻的另一端与电压比较器输入电源负极端连接并接地，第一二极管的正极端与第 二限流电阻的一端连接，第二限流电阻的另一端分别与第三上拉电阻的另一端、PNP三极管 的基极连接，PNP三极管的集电极为充电控制开关的输出端。6. 根据权利要求1或2所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，电源通道 控制开关包括第二二极管和第三二极管，第二二极管的正极端为电源通道控制开关的第一 输入端，第二二极管的负极端与第三二极管的负极端连接并作为电源通道控制开关的输出 端，第三二极管的正极端分别与充电电路的输出端和锂电池的正极端连接并作为电源通道 控制开关的第二输入端。7. 根据权利要求1或2所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，电源通道 控制开关包括双通道理想二极管LTC4413,电源通道控制开关的输入端与第四上拉电阻的 一端连接，第四上拉电阻的另一端与双通道理想二极管LTC4413的通道状态指示管脚连接， 双通道理想二极管LTC4413的通道状态指示管脚与负载微处理器的I/O端口连接，用于指示 当前供电通道为稳压电路或锂电池。8. 根据权利要求1所述的高可靠性输电线路感应取能电源，其特征在于，二次取能线圈 的总绕组为使当前规格铁芯输出功率最大时的绕组，中间抽头位于总绕组的中部形成分线 圈，绕组切换控制电路使二次取能线圈切换前，总绕组接入电路，绕组切换控制电路使二次 取能线圈切换后，分绕组接入电路。
【文档编号】H02J7/00GK105896622SQ201610305634
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】李昌陵, 赵欣, 门艳, 邵海, 杨书英
【申请人】国网新疆电力公司经济技术研究院, 国家电网公司