[发明专利]一种基于电场感应的取能电源及取能方法

说明书

本申请提供了一种基于电场感应的取能电源及取能方法，所述取能电源包括：取能电极，用于在高压输电导线所产生的交变电场的作用下产生空间位移电流；取能电极包括内电极层、外电极层和设置在内电极层和外电极层之间的电介质层；整流储能模块，用于将空间位移电流整流成直流电流，并基于直流电流为取能电容充电；放电控制模块，用于在阈值电压下将取能电容的电能存储至所述储能电容；阈值电压基于放电控制模块的结构被确定，阈值电压包括放电阈值电压和充电阈值电压；稳压模块，用于在储能电容输出的电压处于稳压的状态时，将储能电容所储存的电能提供给负载。该取能电源能提高取能电源的输出功率，增强取能电源的带负载能力，实现为负载连续供电。

技术领域

本申请涉及电力系统在线监测设备技术领域，尤其是涉及一种基于电场感应的取能电源及取能方法。

背景技术

在高压输电线路或杆塔上安装的输电线路在线监测装置需要持续可靠的电能供电才可完成对输电线路的监测，目前，现有的输电线路在线监测装置的供电方式主要为自主取能和传输取能。这里，自主取能的方法主要包括：电池供电、电流线圈供电、太阳能电池供电和电场感应取能供电等，由于电池供电、电流线圈供电和太阳能电池供电的方式具有受环境因素影响大、体积大及结构复杂等局限，难以满足现场要求。而基于电场感应取能供电的电场感应取能电源凭借其受环境因素影响小、不需要蓄电池和寿命长等优点目前受到了研究界的普遍重视。

目前，基于电场感应取能电源包括依次级联的取能模块、整流储能模块、放电控制模块和稳压模块(如图1所示)。上述取能电源的取能模块中所使用金属感应极板与高压输电导线具有一定距离的平面型或者弧面型金属感应极板，这种金属感应极板与高压导线之间的耦合电容较小，从而产生的位移电流较小。此外，储能电容的放电导通阈值电压和放电截止阈值电压较低且难以控制，使取能电路的输入电压平均值较小，在位移电流一定时，使取能电路的输入功率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于电场感应的取能电源，一方面，该取能电源的取能电极采用双感应电极结构，缩短了两个带电导体的距离，以增大空间位移电流；另一方面，通过设计放电控制模块中的开关驱动电路，确定放电阈值电压和充电阈值电压，以提高取能电容在充放电过程的平均功率，进而提高取能电源的输出功率，增强取能电源的带负载能力，实现为负载连续供电。

本申请实施例提供了一种基于电场感应的取能电源，所述取能电源包括取能电极、整流储能模块、取能电容、放电控制模块、储能电容和稳压模块；

所述取能电极，用于在高压输电导线所产生的交变电场的作用下产生空间位移电流；所述取能电极包括内电极层、外电极层和设置在所述内电极层和所述外电极层之间的电介质层；所述电介质层填充有绝缘材料所述电介质层的厚度沿着所述高压输电导线延伸方向不完全相同；

所述整流储能模块，用于将所述空间位移电流整流成直流电流，并基于所述直流电流为所述取能电容充电；

所述放电控制模块，用于在阈值电压下将所述取能电容的电能存储至所述储能电容；所述阈值电压基于所述放电控制模块的结构被确定，所述阈值电压包括放电阈值电压和充电阈值电压；

所述稳压模块，用于在所述储能电容输出的电压处于稳压的状态时，将所述储能电容所储存的电能提供给负载。

进一步的，所述电介质层的厚度沿着所述高压输电导线延伸方向不完全相同包括：所述电介质层在所述高压输电导线延伸方向上两端的厚度大于中间的厚度。

进一步的，所述内电极层套在所述高压输电导线上，所述内电极层的一个连接端与所述高压输电导线连接，所述外电极层的一个连接端与所述整流储能模块的一个输入端连接；

或者，所述外电极层悬置于所述高压输电导线之下，所述外电极层的一个连接端与所述高压输电导线连接，所述内电极层的一个连接端与所述整流储能模块的一个输入端连接；