[发明专利]一种光电电流互感器超声波供能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于有源光电式电流互感器等高压设备的的供电装置。

背景技术

电流互感器在电力系统中的电能计量和安全保护等方面起着十分重要的作用，是电力系统中的一个核心设备。随着电力系统的发展，特别是超高压输电的发展，电力系统对电流互感器的要求越来越高，传统的电磁式电流互感器由于存在铁磁饱和、频率响应低、高压绝缘能力差、运行事故多等，已经无法满足电力系统的发展要求。开发线性性能好、频率范围宽、高压绝缘能力强的电流互感器已经是电力系统发展的迫切需要。光纤电流互感器OCT采用的是光纤、玻璃等绝缘材料，抗电磁干扰性能好，互感器低压边无开路高压危险，测量精度高，动态范围大，频率响应范围宽，体积小，重量轻，价格便宜，与数字设备的接口方便等，它集光、磁、电、计算机技术于一身，是一项通过弱电来测量强电的高新技术，具有广泛的应用前景，已逐渐成为高压电流互感器的发展潮流。光纤电流互感器主要有纯光学电流互感器和光电混合式电流互感器两种形式，纯光学电流互感器由于受环境温度和震动等因素的影响，其性能的稳定性是困扰其实用化的主要困难；光电混合式电流互感器利用(Rogowski)线圈的电磁测量原理测量电流，利用光纤通信传输测量信息，克服了纯光学电流互感器的稳定性差的难题，良好的稳定性使其得到了快速发展，目前已经进入了实用阶段，但光电混合式电流互感器高压侧的测量、数据处理和光电信息传输系统等需要供电电源，供电电源目前主要有“高压侧一次电流电磁感应供电”和“激光供能供电”等供电方式。“高压侧一次电流电磁感应供电”在一次电流比较小时存在供电能不足，形成无法工作的供电死区，当一次电流很大和短路时又存在供电能量过大，难以泄放和损坏供电电路的难题；激光供能供电虽然性能稳定，能很好的满足供电的稳定性要求，但供电能量比较小，对测量和光电传输系统的节能和抗干扰要求很高，而且价格太贵，长期运行寿命不能满足要求。光电混合式电流互感器的高压侧供能供电是困扰其实用化的核心难题。

发明内容

针对现有光电混合式电流互感器高压侧供能供电所存在的难题，本发明提供了一种基于超声波传输能量的光电混合式电流互感器高压侧的供能装置，可满足有源光电式电流互感器等高压设备高压侧的测量、数据处理和光电信息传输系统等所需的供电要求。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种光电电流互感器超声波供能装置，包括一个基于工频输入的驱动电源，其特征在于，该驱动电源设置在低压侧，并电连接一个超声波电声换能器，该电声换能器的谐振面固定连结在一个超声波绝缘传导介质的低压侧端面上，该传导介质的高压侧端面与一个超声波声电换能器的谐振面固定连结，该声电换能器的输出电连接一个电源变换器；电声换能器由驱动电源产生超声波，并通过传导介质远距离传输到高压侧端声电换能器，声电换能器把声能变换成高频电能，再由电源变换器转换为直流电能向光电电流互感器高压侧用电单元输出。

上述方案中，所述的驱动电源包括一个AC-DC变换电路，其输出连接一个高频逆变电路，该高频逆变电路通过匹配网络输出驱动电流至超声波电声换能器。所述电声换能器与高频逆变电路之间可设有反馈回路，所述反馈回路包括连接电声换能器反馈信号输出的频率跟踪电路，频率跟踪电路的输出连接控制信号处理电路，控制信号处理电路的输出通过一个驱动电路输至高频逆变电路以驱动高频逆变电路中的功率管工作，产生超声调控信号。所述的电源变换器包括与超声波声电换能器连接的变压器，该变压器的输出连接有高频整流滤波电路，高频整流滤波电路通过一个DC-DC变换器输出稳定的5-12V直流供电电源。所述声电换能器与电源变换器的电连接可由插头、插座连接。所述超声波电声、声电换能器可采用压电换能器。

本发明供能装置能实现从低压侧依绝缘的方式向高压侧的电气设备等供电。利用超声波把供电能量通过超声波绝缘传导介质从低压侧传送到高压侧，在高压侧把超声波能量又转换成电能。这样一来供电系统的高电压和低电压两侧之间是完全电气隔离的，这种供电系统的高压绝缘能力极强，传输的供电能量大，性能稳定，不受环境因素影响和限制，而且对高压侧的测量和数据处理系统等产生的电磁干扰影响小。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)不受高压侧一次电流大小的限制，供电能量十分稳定。

2)不仅供电能量稳定，而且能提供比较大的供电能量，对测量系统和光电传输系统的节能和抗干扰要求低。