[发明专利]一种高压电缆上的感应取能装置

说明书

技术领域

本发明涉及感应取电，特别涉及到高压电缆上一种24小时全天候工作的能源装置。

背景技术

高压电力电缆是地下电网传输和分配电能的主要枢纽，一般以直埋方式、排管方式、电缆隧道方式等敷设于地下，故需要在电力电缆上及其周围环境中安装大量二次低压设备，如监测设备、控制设备，以确保电力电缆的正常安全运行。由于电力电缆传输距离较远，敷设方式特殊，敷设环境恶劣，故对它的二次低压设备供电成为一大难题。

目前应用较多的供电方式包括：电池供电、市电供电、线路电流感应取电等。

(1)、电池供电

直接用电池给设备供电，供电方式简单，但电池容量有限，使用寿命短，一旦电池耗尽，将使二次低压设备停止工作；另外，电池工作环境比较恶劣，容易失效，一旦失效，将无法为二次低压设备供电，直接导致二次设备工作停止。

(2)、市电供电

根据本地二次低压设备的用电需求，从远端变电站牵引市电为设备提供电源，这种方式只能为短距离电力电缆沿线的二次低压设备供电，一旦电力电缆传输距离较长，这种方式将无法实现对电缆全线的二次低压设备供电。

(3)、线路电流感应取电

线路电流感应取电是利用高压电力电缆周围存在的交变磁场，通过电磁感应原理获取能量，经过后续电路的处理为电缆沿线的二次低压设备供电。这种供电方式比较可靠、成本低，且可以实现24小时无间断地供电，是最有发展前景的供电方式。

线路电流感应取电方式已在高压架空线上得到了应用，且国内有多项专利提及这一技术。中国授权实用新型专利ZL200820164950.8揭示了一种高压取电装置，包括磁感应线圈和控制电路，且该装置被封装在二次低压设备内，并将二次低压设备固定在高压输电母线上，当母线负载时，磁感应线圈产生感应电流，配合控制电路，形成恒压恒流的电源，为二次低压设备供电。另一项中国专利200810212134.4揭示了一种高压感应取能电源和从高压线获取电源以进行供电的方法，该高压感应取能电源包括：取能单元，补偿单元，冲击保护单元，整流滤波单元，降压稳压单元，通过引入补偿线圈，使输出功率平稳，降低热耗。

但是，经过研究发现，采用现有技术的以上方式分别从负载量相同的高压架空线和高压电力电缆获取相同的电能，需要采用相同截面积的感应线圈铁芯，但架空线和电力电缆的外径相差很大，导致应用于电力电缆的感应线圈铁芯的尺寸远大于架空线的铁芯，且质量非常大，无法安装于电缆上；且以上方式无法做到开路电压小于50V，存在安全隐患。可见，应用于高压架空线上的取电装置不适用于电力电缆。电力电缆取能需要解决以下几个问题：在高压电力电缆的电流I发生较大变化时，电压稳定输出；在电流I发生较大变化时，不存在铁芯的磁饱和问题；取能线路开路时，装置仍处于安全状态，开路电压小于50V；装置方便安装，质量轻，尺寸小。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种新型的高压电缆智能取电装置。本发明的装置套设于高压电缆上，通过感应的方式获取稳定可靠的低压电源，在截面积较小的情况下获得更大的能量。

为了达到上述发明目的，本发明一种高压电缆上的感应取能装置提供的技术方案如下：

一种高压电缆上的感应取能装置，其特征在于，该感应取能装置包括套于高压电缆上的磁环组，该磁环组包括有两个磁环，每个磁环上均设有一个气隙，所述的磁环组中一个磁环为主磁环，另一个为副磁环，所述的主磁环上设有一个输出线圈和一个耦合线圈，所述的副磁环上设有一个反馈线圈和一个耦合线圈，所述主磁环上的输出线圈接通副磁环上的反馈线圈以及外部负载构成输出回路，主磁环上的耦合线圈和副磁环上的耦合线圈连接成耦合回路。

在本发明中，在上述结构作为前提条件下，再增加一个磁环时，所述的外部负载的位置替换为这个新的磁环，该磁环为新主磁环，而原主磁环则变为副磁环，在所述新的主磁环上设有一个输出线圈和一个耦合线圈，所述的原主磁环和副磁环上各增加有一个反馈线圈，新主磁环上的输出线圈串联连接每个磁环上新增的反馈线圈形成输出回路，该输出回路上接有外部负载，新主磁环上的耦合线圈串至原输出回路的外部负载位置形成新的耦合回路。

在本发明中，所述的磁环组上包括有一个主磁环和(N-1)个副磁环，其中，主磁环和副磁环上的线圈数量满足如下关系，其中N为自然数：

磁环数    副磁环1    副磁环2  副磁环3   …     副磁环N-1  主磁环