[发明专利]一种利用架空地线感应电流的供电装置及其供电方法

说明书

本发明提供一种利用架空地线感应电流的供电装置及供电方法。所述装置和方法通过采用小型电流互感器与变压器串并连接形成电流源为储能单元提供充电电流输入，并根据电流控制单元的信号来控制电流输入单元是否旁路转移输入电流,从而实现输出功率的调整，所述供电装置和方法相比传统电流互感器供电方式，采用多个小型电流互感器及变压器的串并连接方法，实现在感应电流较小时保证电源具有充足输出功率。同时，多个电流互感器及变压器实现了取能电源装置的模块化和小型化结构，减轻了现场使用时安装重量和体积，便于电力杆塔现场安装和维护。

技术领域

本发明涉及电力输电线路杆塔上监测装置的供电领域,并且更具体地，涉及一种利用架空地线感应电流的供电装置及其供电方法。

背景技术

为加快电力物联网和智能电网的建设，应对输电线路和杆塔抵御自然灾害造成的损失。大量在线监测设备被投入电力系统中。目前，常见的取能方式有：基于输电导线电流的电流互感器取能法，光伏电池板取能法，专用低压市电供电通道法。光伏电池板取能法的取能功率受环境影响大。基于输电导线电流的电流互感器取能法只能为高压侧负载供电。专用低压市电供电通道辐射半径有限，难以满足长距离输电线路需求。因此，寻找一种可靠的地电位侧取能方案具有现实工程意义。

根据静电场理论可知，导线电荷不在接地的地线中形成纵向的电流与电势。分析磁场理论可知，工频导线电流通过磁耦合在大地杆塔架空地线组成的回路中激发感应电动势。若架空地线通过杆塔逐塔接地，则大地杆塔架空地线回路导通产生流过架空地线的电流。利用电流互感器传输从架空地线中流过的电流为在线监测设备供电，可实现在架空输电线路地电位侧为监测设备供电的目的，这也是很多论文及参考文献的提到的方法，其中，如何在小电流获取较高的功率，是急需解决的问题之一。

ZL201210097460.1提供一种在串补平台布置的互感器供电电源。该电源将线路侧电源的输电线路作为供电电源，线路电流不受电流互感器及其后续电路的影响，可视为电流源。在5％-120％额定电流下(输电线路的额定电流在2000A-5000A之间)，采用1个电流互感器皆可获得所需功率，但该方法所涉及电流互感器变比较大，设备庞大，无法适用于架空地线感应电流的供电电源。

发明内容

为了解决现有技术中利用架空地线感应电流为输电线路低压侧负载提供电源的装置过于庞大的技术问题，本发明提供一种利用架空地线感应电流的供电装置，所述供电装置包括：

N个电流输入单元，其输出端分别与电流控制单元和储能单元连接，用于为储能单元提供充电电流输入，并根据电流控制单元的指令控制是否旁路转移输入电流；

电流控制单元，其一端与分压单元连接，另一端与电流输入单元连接，用于根据分压单元传输的信号控制电流输入单元的电流是否充电-；

储能单元，其与电流输入单元连接，用于储存或者释放电能，并将电能传输至直流变换单元；

分压单元，其与储能单元并联连接，用于测量储能单元两端的电压，并进行分压后输出至电流控制单元；

直流变换单元，其与储能单元连接，用于将交流电转换为直流电后输出至供电负载。

进一步地，所述电流输入单元包括两个穿心式电流互感器，一个变压器，一个固态交流开关和一个整流模块，其中，穿心式电流互感器安装在杆塔上，架空地线单匝穿过穿心式电流互感器中心，所述穿心式互感器的电流输出端按照同名端并联后，与变压器输入端连接，所述变压器的输出端与固态交流开关并联后，与整流模块输入端连接，所述整流模块输出端与储能单元并联连接，所述固态交流开关与电流控制单元连接。

进一步地，每个穿心式电流互感器的电流输入端并联一个保护模块，所述保护模块包括至少一个空气放电管和一个非线性避雷器。

进一步地，所述穿心式电流互感器的铁芯由切割的两个半环形铁芯组成，绕组分别均等绕制在两个半环形铁芯上。