[发明专利]一种用于电气设备检测的无源供电电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电气设备检测的无源供电电源。

背景技术

对电气设备进行在线检测，具有能适时检测出缺陷，预防设备事故发生，提高运行的安全可靠性；可以增强检修的针对性，提高检修的质量和效率，节省大量的人力物力；及早发现设备内部存在的潜伏性缺陷，并掌握缺陷的发展情况等优点。

电气设备检测对象有多种，其中变压器类是由于变压器油在热和电的作用下，分解出氢、一氧化碳、二氧化碳、以及多种低分子烃类气体，设备内部故障的类型及严重程度与这些气体的组成和产气速度有关，所以有必要对这些气体的成分和含量进行检测，可采用相应的气体传感器来进行测量；封闭式开关柜内设备目测日益困难，设备内部的发热情况监测问题日益突出，所以有必要采用温度传感器等实时监测其内部的温度；高压断路器类需要监测操作线圈的电流、电压波形，以便有效的判断拒动、误动等故障，监测其体外的振动信号来对高压开关机械系统的状态进行诊断，测量断路器提升杆的泄露电流以检测其绝缘状态，测量静态回路电阻和动态回路电阻以检测触头烧损情况，利用红外测温装置触头过热引起的外表热量变化情况，监测SF6气体压力。

由于上述电气设备常常带有高电压，若采用直接接触式方式在线检测，其一般采用蓄电池等电源进行供电，由于蓄电池需要经常充电，而且运行一定时间后就需要更换，并且常常和高压电气设备之间存在较大的电压差，这种电压差会造成电气设备损坏等后果。半导体温差发电是一种新型的发电方式，具有体积小，无噪音和有害物质排放，寿命长，可靠性高，性能稳定，安全无污染等一系列优点。它是利用半导体的独特性质，将热直接转变成为电的一种发电机。因此，若能利用温差发电原理，将电气设备运行时产生的废热作为热源，产生电能给电气设备检测装置供电，以实现无源供电检测的目的，则能避免蓄电池和高压电气设备之间存在的电压差过大的问题以致电气设备损坏，大量的节省检测成本和节约常规能源，并且具有使用寿命长等优点。

热电效应是由电流引起的热效应和温差引起的电效应的总称，它包括塞贝克(Seebeck)效应，帕尔帖(Peltier)效应和汤姆逊(Thomson)效应。半导体温差发电主要是利用塞贝克效应，塞贝克系数通常也称为温差电动势率，它的微观物理本质可以通过温度梯度作用下导体内载流子分布变化加以说明。对于两端尚未建立起温差的孤立导体，其载流子在导体内为均匀分布。一旦温度梯度在导体内建立之后，处于热端的载流子就具有较大的动能，趋于向冷端扩散并在冷端堆积，使得冷端载流子数目多于热端。这种电荷在冷端的累积将使导体内的电中性遭到破坏。另一方面，电荷的积累导致在导体内建立一个自建电场，以阻止热端载流子向冷端的进一步扩散。这样当导体达到平衡时，导体内无净电荷的定向移动，此时在导体两端形成的电势差就是塞贝克电势。

目前主要有Bi₂Te₃/Sb₂Te₃(适用于400K以下的低温区)，主要被应用于制冷方面和低温温差发电领域；由于电气设备运行时的温度常常低于400K，在此温区范围内Bi₂Te₃/Sb₂Te₃具有较大的优值系数，比较适合作为此温区的发电材料使用。

ZigBee是介于无线标记和蓝牙之间的无线通信技术，主要用于短距离、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输。它的工作特点是具有典型的有周期性数据、间歇性数据传输并且反应的时间比较低。它的出现正好迎合了无线传感器网络发展的要求，以ZigBee技术为基础的无线传感器网络具备省电、可靠、成本低、容量大、安全等诸多优势，而为世界发展最快，拥有广阔市场前景的十大最新技术之一。它的出现将是无线传感网络发展的一次变革。

中国专利200910092869.2提出一种电气设备杂散能供电电源。其原理是将电气设备运行时释放出的机械振动能、热能或漏磁能转换为电能输出，中国专利200610114707.0设计了光伏效应和热电效应混合使用来发电装置。它们没有对电气设备运行中可能出现的恶劣的电磁环境进行电磁屏蔽装置的设计，而且也没有随着温差的变化而改变接入负载大小，不能通过间断式的工作方式来确保电源长时间工作。

发明内容