高压电场取能视频监测装置的制作方法

本发明涉及高压输电线路视频监测装置，尤其涉及一种高压电场取能视频监测装置。

背景技术：

1、随着社会经济的发展，电力网络日益复杂，其中输电线路是影响电力系统安全运行的关键因素之一。由于输电线路大多暴露在空气中，存在很大的安全隐患，如在低温雨雪天气下，输电线路上可能会出现雨凇或覆冰现象，导致线路和杆塔过载；或在大风天气下，输电线路会发生舞动，对杆塔、金具等硬件造成损伤。随着智能电网的建设，输电线路的在线监测技术得到了快速发展。因此，如果能对输电线路及周围环境进行在线视频监测并发送到远程终端，那么将有利于电网工作人员及时发现输电线路运行中的潜在问题，或者当故障发生后可以通过视频判断故障发生的原因，快速解决问题，从而保障电力系统的安全运行。

2、供电电源是保证在线监测设备稳定运行的关键，由于输电线路所处地域环境的特殊性和复杂性，其电源配置存在很大的难度。目前，通常会采用太阳能、风能、磁场、电场等能量收集技术解决输电线路上在线监测设备的供电问题，但会存在受地域和环境影响大、夜间无法工作、维护困难等缺点，一般和其他取能方式混合使用。磁场取能虽能够获得较大取能功率，但作为能量来源的磁场由线路电流决定，电流的不稳定将直接导致取能功率的不稳定，存在供电死区和传感器及取能电路发热严重，导致在线监测设备取能效率低等问题。

3、因此，为了解决上述问题，本发明提供了一种能够实现稳定自取能、取能效率高的高压电场取能视频监测装置。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高压电场取能视频监测装置，旨在解决现有输电线路的在线监测设备的供电功率不稳定、取能效率较低的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种高压电场取能视频监测装置，其包括：感应机壳，其用于固定安装于高压输电线上，以产生位移电流；整流单元，其与所述感应机壳及所述高压输电线连接，用于将所述位移电流进行整流；电流能量转换电路，其与所述整流单元连接，用于将整流后的所述位移电流转换为能量并进行存储；控制电路，其与所述电流能量转换电路连接，用于对所述电流能量转换电路的存能过程进行控制；电池管理电路，其与所述电流能量转换电路连接，用于输出供电电压；摄像单元，其与所述电池管理电路连接，用于接收所述供电电压，以拍摄所述高压输电线所处环境得到环境视频，并将所述环境视频传送至终端设备。

3、进一步地，所述电流能量转换电路包括取能电容、前行二极管、续流二极管、电感、主mos开关管以及保护电阻，所述取能电容的一端与所述整流单元连接，另一端接地；所述前行二极管的阳极与所述取能电容及所述整流单元连接，所述前行二极管的阴极与续流二极管的阴极及所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述电池管理电路连接；所述续流二极管的阳极与所述电池管理电路及所述主mos开关管的漏极连接，所述主mos开关管的栅极与所述控制电路连接，所述主mos开关管的源极接地；所述保护电阻的一端与所述前行二极管的阳极连接，另一端接地。

4、进一步地，所述控制电路包括供电模块、阈值控制模块以及低频驱动输出模块，所述供电模块的一端与所述电流能量转换电路连接，另一端与所述阈值控制模块的一端连接，所述阈值控制模块的另一端与所述低频驱动输出模块连接，所述低频驱动输出模块的输出端与所述主mos开关管的栅极连接。

5、进一步地，所述供电模块包括分压模块、mos管、二极管、电容以及线性稳压器，所述分压模块的一端与所述电流能量转换电路连接，另一端接地；所述mos管的栅极与所述分压模块连接，所述mos管的漏极与所述电流能量转换电路及所述分压模块连接，所述mos管的源极与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地；所述线性稳压器的一端与所述二极管的阴极及所述低频驱动输出模块连接，另一端与所述阈值控制模块连接。

6、进一步地，所述分压模块包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电阻的一端与所述电流能量转换电路连接，另一端与所述第二电阻的一端及所述mos管的栅极连接；所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述阈值控制模块连接，所述第三电阻的另一端接地。

7、进一步地，所述阈值控制模块包括滞环比较器和滞环电阻模块，所述滞环比较器的同相输入端连接至所述第二电阻和所述第三电阻之间，所述滞环比较器的反相输入端与所述滞环电阻模块连接，所述滞环比较器的正极电源端与所述线性稳压器连接，所述滞环比较器的负极电源端接地，所述滞环比较器的输出端与所述低频驱动输出模块连接。

8、进一步地，所述低频驱动输出模块包括第一开关模块和第二开关模块，所述第一开关模块的一端与所述滞环比较器的输出端连接，另一端与所述第二开关模块的一端连接，所述第二开关模块的另一端与所述主mos开关管的栅极连接。

9、进一步地，所述整流单元为全桥整流电路，所述全桥整流电路的一输入端与所述高压输电线连接，所述全桥整流电路的另一输入端与所述感应机壳连接，所述全桥整流电路的输出端与所述电流能量转换电路连接。

10、进一步地，所述电池管理电路包括可充电电池和电池管理单元，所述可充电电池的正极与所述电感的一端连接，所述可充电电池的负极与所述主mos管的漏极连接；所述电池管理单元的第一端与所述可充电电池的正极连接，所述电池管理单元的第二端与所述可充电电池的负极连接，所述电池管理单元的第三端与所述摄像单元连接。

11、进一步地，所述整流单元、所述电流能量转换电路、所述控制电路、所述电池管理电路以及所述摄像单元均安装于所述感应机壳内部，所述感应机壳的表面镀铜，所述感应感应机壳与地面形成寄生电容，以产生所述位移电流。

12、本发明所公开的高压电场取能视频监测装置，包括感应机壳、整流单元、电流能量转换电路、控制电路、电池管理电路以及摄像单元，感应机壳感应产生位移电流后，由整流单元将位移电流整流后输入至电流能量转换电路，通过电流能量转换电路将位移电流转换为能量进行存储，可通过控制电路对电流能量转换电路的充放电存能过程进行控制，当电流能量转换电路存储的能量达到设定的阈值后将存储的能量转移至电池管理电路，以通过电池管理电路向摄像单元提供供电电压，摄像单元在供电电压下拍摄高压输电线所处的环境视频，并将环境视频传送至终端设备，从而可以实现通过拍摄的环境视频判断高压线路发生故障的原因，以便快速定位问题和解决问题，从而保障电力系统的安全运行。利用高压电场取能视频监测装置的感应机壳不仅可以抵抗恶劣环境的影响，而且产生的位移电流大且稳定，通过电流能量转换电路能够将位移电流高效率存能，能量损耗少，从而可以为摄像单元提供稳定的供电电压，可提高取能效率。本发明所公开的高压电场取能视频监测装置解决了现有输电线路上的在线监测设备的供电功率不稳定、取能效率较低的问题。

技术特征：

1.一种高压电场取能视频监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述电流能量转换电路包括取能电容、前行二极管、续流二极管、电感、主mos开关管以及保护电阻，所述取能电容的一端与所述整流单元连接，另一端接地；所述前行二极管的阳极与所述取能电容及所述整流单元连接，所述前行二极管的阴极与续流二极管的阴极及所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述电池管理电路连接；所述续流二极管的阳极与所述电池管理电路及所述主mos开关管的漏极连接，所述主mos开关管的栅极与所述控制电路连接，所述主mos开关管的源极接地；所述保护电阻的一端与所述前行二极管的阳极连接，另一端接地。

3.根据权利要求2所述的高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述控制电路包括供电模块、阈值控制模块以及低频驱动输出模块，所述供电模块的一端与所述电流能量转换电路连接，另一端与所述阈值控制模块的一端连接，所述阈值控制模块的另一端与所述低频驱动输出模块连接，所述低频驱动输出模块的输出端与所述主mos开关管的栅极连接。

4.根据权利要求3所述高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述供电模块包括分压模块、mos管、二极管、电容以及线性稳压器，所述分压模块的一端与所述电流能量转换电路连接，另一端接地；所述mos管的栅极与所述分压模块连接，所述mos管的漏极与所述电流能量转换电路及所述分压模块连接，所述mos管的源极与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地；所述线性稳压器的一端与所述二极管的阴极及所述低频驱动输出模块连接，另一端与所述阈值控制模块连接。

5.根据权利要求4所述的高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述分压模块包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电阻的一端与所述电流能量转换电路连接，另一端与所述第二电阻的一端及所述mos管的栅极连接；所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述阈值控制模块连接，所述第三电阻的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述阈值控制模块包括滞环比较器和滞环电阻模块，所述滞环比较器的同相输入端连接至所述第二电阻和所述第三电阻之间，所述滞环比较器的反相输入端与所述滞环电阻模块连接，所述滞环比较器的正极电源端与所述线性稳压器连接，所述滞环比较器的负极电源端接地，所述滞环比较器的输出端与所述低频驱动输出模块连接。

7.根据权利要求6所述的高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述低频驱动输出模块包括第一开关模块和第二开关模块，所述第一开关模块的一端与所述滞环比较器的输出端连接，另一端与所述第二开关模块的一端连接，所述第二开关模块的另一端与所述主mos开关管的栅极连接。

8.根据权利要求1所述的高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述整流单元为全桥整流电路，所述全桥整流电路的一输入端与所述高压输电线连接，所述全桥整流电路的另一输入端与所述感应机壳连接，所述全桥整流电路的输出端与所述电流能量转换电路连接。

9.根据权利要求2所述的高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述电池管理电路包括可充电电池和电池管理单元，所述可充电电池的正极与所述电感的一端连接，所述可充电电池的负极与所述主mos管的漏极连接；所述电池管理单元的第一端与所述可充电电池的正极连接，所述电池管理单元的第二端与所述可充电电池的负极连接，所述电池管理单元的第三端与所述摄像单元连接。

10.根据权利要求1所述的高压电场取能视频监测装置，其特征在于，所述整流单元、所述电流能量转换电路、所述控制电路、所述电池管理电路以及所述摄像单元均安装于所述感应机壳内部，所述感应机壳的表面镀铜，所述感应感应机壳与地面形成寄生电容，以产生所述位移电流。

技术总结
本发明公开了一种高压电场取能视频监测装置，其包括感应机壳，用于固定安装于高压输电线上，以产生位移电流；整流单元，其与感应机壳及高压输电线连接，用于将位移电流进行整流；电流能量转换电路，其与整流单元连接，用于将整流后的位移电流转换为能量并进行存储；控制电路，其与电流能量转换电路连接，用于对电流能量转换电路的存能过程进行控制；电池管理电路，其与电流能量转换电路连接，用于输出供电电压；摄像单元，其与电池管理电路连接，用于接收供电电压，以拍摄高压输电线所处环境得到环境视频，并将环境视频传送至终端设备。本发明所公开的高压电场取能视频监测装置可实现稳定自取能，并且供电功率稳定、取能效率较高。

技术研发人员：程鹏,王晓军,武威,梁鹏飞,赵梅,李一非,胡新文,王磊,郑科森,胡阳,文晗宇,杨利锋,任磊,张柏林,张高,张超波,曾翔君,马朝瑜
受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司西咸新区供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11