[发明专利]挂接在高压输电导线上的新型在线供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种挂接在高压输电导线上的新型在线供电装置。

背景技术

现有技术中，挂接在高压输电导线上的设备主要采用的供电方式为电流互感器取电、电池供电或太阳能供电。单独电流互感器取电的供电方式不足之处在于，当导线上无交流电流流过时，无法供电；单独电池供电的不足之处在于，不能用于功耗较大设备装置，因为带电线路无法更换电池，电池又无法充电，所以电池不能保证长期供电；太阳能供电方式的不足之处在于，由于太阳能光电极极板不可折性和方向性，为保证发电量在实际运用中要用两块太阳能光电极极板，且要把两块太阳能光电极极板嵌入到设备装置中，使得整个设备装置体积很大，重量大，不方便安装，不能满足用户要求。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种挂接在高压输电导线上的新型在线供电装置，能够提供稳定、可靠的电源，并且结构简单，方便安装。

实现本发明目的的技术方案：

一种挂接在高压输电导线上的新型在线供电装置，高压输电导线上设有取电用电流互感器，取电用电流互感器的信号输出端接整流电路，其特征在于：包括稳压单元、电池充电管理单元，整流电路的信号输出端接稳压单元的信号输入端，稳压单元的信号输出端接电池充电管理单元的电源输入端，电池充电管理单元的信号输出端接供电电池。

还包括电压比较电路，电压比较电路的信号输入端接整流电路的信号输出端，电压比较电路的信号输出端接稳压单元的控制端。

整流电路的信号输出端接有双向瞬态电压抑制二极管。

取电用电流互感器与整流电路之间接有自恢复保险管。

整流电路的信号输出端输出7V至75V时，稳压单元处正常工作状态。

电池充电管理单元包括电池充电管理芯片、开关管和充电控制电阻，电池充电管理芯片的电源输入端接稳压单元的信号输出端，电池充电管理芯片的充电控制端接开关管的信号控制端，充电控制电阻接开关管的信号输入端，充电控制电阻由多个贴片电阻并联构成。

本发明具有的有益效果：

本发明设备靠电池供电，当输电导线有电流通过时，通过互感取电给电池充电，补充电池能量，此种供电方式能够提供稳定、可靠的直流电源。由于互感取电的目的不是直接为装置供电，只是为了电池充电，补充电池消耗的能量，所以互感取电所用的铁芯可以设计较小，这样使得整个装置体积变小，重量变轻，更方便安装。本发明整流电路的信号输出端接有双向瞬态电压抑制二极管，取电用电流互感器与整流电路之间接有自恢复保险管，可实现对供电装置的有效保护。本发明整流电路的信号输出端输出7V至75V时，稳压单元处正常工作状态，即在输电导线电流15A-1000A时，均可实现对电池的充电，具有宽阔的电流工作范围。本发明充电控制电阻由多个贴片电阻并联构成，可进一步提高充电电流通过值。

附图说明

图1为本发明互感取电电路原理图；

图2为本发明稳压单元电路原理图；

图3为本发明电压比较电路原理图；

图4为本发明电池充电管理单元电路原理图；

图5为本发明电池稳压输出电路原理图。

具体实施方式

高压输电导线上设有取电用电流互感器，如图1所示，取电用电流互感器1的信号输出端经自恢复保险管BX接整流电路ZL，整流电路ZL的信号输出端VIN接有双向瞬态电压抑制二极管TVS。如图2所示，稳压单元包括稳压芯片U1，实施时采用LM5574芯片。如图1、图2所示，整流电路ZL的信号输出端VIN接稳压芯片U1的信号输入端。如图3、图1所示，电压比较电路U2的信号输入端接整流电路的信号输出端VIN，如图3、图2所示，电压比较电路U2的信号输出端VCON接稳压芯片U1的控制端(引脚SD)，整流电路ZL的信号输出端VIN输出7V至75V时，稳压芯片U1处正常工作状态。如图4所示，电池充电管理单元包括电池充电管理芯片U3、开关管BG和充电控制电阻，充电控制电阻由5个贴片电阻R1-R5并联构成，电池充电管理芯片U3的信充电控制端接开关管BG的信号控制端，充电控制电阻接开关管BG的信号输入端，如图2、图4所示，电池充电管理芯片U3的电源输入端接稳压芯片的信号输出端VOUT。如图4所示，电池充电管理芯片U3的信号输出端接供电电池2。如图5所示，电池2的正极VB接稳压芯片U4，实施时采用XC6204，稳压芯片U4的输出端VC为装置供电。

工作时，如图1所示，通过设置在高压输电导线上的取电用电流互感器1进行取电，通过接整流电路ZL将交流电压整流为直流电压。取电用电流互感器的原理为，选择开口的闭合铁芯，让通有交流电流的导线穿心通过铁芯，然后闭合铁芯，则铁芯上的绕组就会输出交流电压，此为现有技术。当穿过取电用电流互感器铁芯交流电流从15A至1000A变化时，整流电路ZL输出直流电压从7V至75V变化。自恢复保险管BX额定电流设计为2A，交流电网的不稳定、雷击干扰以及静电放电，会瞬间产生很大电流，当电流瞬间超过2A时，自恢复保险管BX会瞬间呈现高阻，自动断开输入回路，达到限流作用，保护后面电路。双向瞬态电压抑制二极管TVS击穿电压设计为100V，交流电网的不稳定、雷击干扰以及静电放电，会瞬间产生很大电压，当整流电路ZL输出直流电压瞬间大于100V时，双向瞬态电压抑制二极管TVS管会瞬间呈现低阻，使得稳压单元输入端短接，保护后面电路。如图2所示，当稳压芯片U1输入直流电压在7V至75V变化时，稳压芯片U1的信号输出端VOUT能稳定输出+5V直流电压。如图3、图2所示，电压比较电路U2的比较电压设置为3V，当整流电路ZL输出直流电压小于75V时，电压比较电路U2的输入电压即电阻R的分压小于3V，电压比较电路U2的信号输出端VCON输出高电平，稳压芯片U1正常工作；当整流电路ZL输出直流电压大于75V时，电压比较电路U2的输入电压大于3V，电压比较电路U2的信号输出端VCON输出低电平，稳压芯片U1关闭，对其进行保护；当整流电路ZL输出直流电压小于7V时，电压比较电路U2的信号输出端VCON输出高电平，但稳压芯片U1自身不工作，即整流电路ZL输出直流电压大于7V小于75V时，稳压芯片U1处于正常工作状态。如图4、图2所示，稳压芯片U1信号输出端VOUT稳定输出的+5V直流电压通过电池充电管理单元对供电电池2进行充电，充电控制电阻由5个贴片电阻R1-R5并联构成，可进一步提高电流通过值。如图5所示，电池2的正极VB接稳压芯片U4的信号输入端，稳压芯片U4的输出端VC稳定输出3.3V直流电压为装置供电。