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CN101364474B - 一种用于电流互感器的带压气体供能装置 - Google Patents

一种用于电流互感器的带压气体供能装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电流互感器的带压气体供能装置，包括一个输出与光电电流互感器高压侧信号处理单元连接的DC/DC转换器，所述的DC/DC转换器的输入连接一个风电转换装置，该风电转换装置及DC/DC转换器设置在与一个垂直双层绝缘套管上端连通的密闭容器中；双层绝缘套管为一个包含有内管的全封闭绝缘套管，其下端设置有空气动力装置连通有进气管道和送气管道；进气管道与双层绝缘套管下端的外管连通；送气管道与双层绝缘套管下端的内管连通，空气动力装置产生的带压气体通过内管送到密闭容器中的风电转换装置，将风能转换为电能经DC/DC转换器输出；空气动力装置通过外管从密闭容器中抽回气体，循环产生带压气体。

Description

一种用于电流互感器的带压气体供能装置
技术领域
本发明涉及一种供能装置，特别涉及一种可用于光电电流互感器高压侧的带压气体供能装置。
背景技术
随着电力系统向高电压、大容量和数字化方向的发展，必然对电力系统的测量装置提出更高的要求。而传统的电磁式电流互感器具有磁饱和、铁磁谐振及易燃易爆的固有缺点，已很难适应电力系统快速发展的要求。以光电电流互感器为代表的新型电流互感器就成了大势所趋，光电电流互感器由于采用光纤将高压侧的信号处理单元与低压侧的二次处理系统隔离，因此可靠性好、测量精度高。光电电流互感器高压侧的供电电源的稳定性对于整个互感器的可靠运行起着至关重要的作用，选择合适的供电方式是关系到整个互感器测量系统精确度的重要问题。
目前光电电流互感器高压侧电路供能主要有以下三种方式，一种是利用母线电流供能方式(图1a)，一种是蓄电池供能方式(图1b)，另一种是激光供能方式(图1c)。采用母线电流供能，虽然成本低，方便简单，但是互感器存在工作死区，且对供电电路的保护非常困难。蓄电池供能的方式，结构简单，不需要设计特殊的电子线路，但是蓄电池的寿命比较短，容易损坏，在高压侧的电池更换起来也比较困难。利用激光供能，这种方法相对比较稳定，但电路设计难度大，成本太高。而且激光的能量强度大，对光纤的寿命损耗也大。
此外其它的如太阳能、风能等供电方式，由于极易受环境温度、季节变化等的影响，因此非常不稳定，目前还处在实验室研究阶段。几种供电方式都存在着一定的技术上的不成熟，尚不能完全满足运行要求。因此，如何解决好有源光电传输系统高压侧供电问题是保证光电电流互感器设备长期可靠运行的一个公认的难题。
发明内容
针对前述现有技术所存在的问题，本发明提供了一种用于电流互感器的带压气体供能装置，具有绝缘性能优良，系统安全稳定，结构简单，重量轻，体积小，成本低，寿命长，可实现对电力系统测量中的光电电流互感器高压侧安全可靠的供能。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种用于电流互感器的带压气体供能装置，包括一个输出与光电电流互感器高压侧信号处理单元连接的DC/DC转换器，其特征在于，所述的DC/DC转换器的输入连接一个风电转换装置，该风电转换装置及DC/DC转换器设置在与一个垂直双层绝缘套管上端连通的密闭容器中；所述双层绝缘套管为一个包含有内管的全封闭绝缘套管，其下端设置有空气动力装置连通有进气管道和送气管道；进气管道与双层绝缘套管下端的外管连通；送气管道与双层绝缘套管下端的内管连通，空气动力装置产生的带压气体通过内管送到密闭容器中的风电转换装置，将风能转换为电能经DC/DC转换器输出；空气动力装置通过外管从密闭容器中抽回气体，循环产生带压气体。
上述方案中，所述的风电转换装置为一台水平安装在密闭容器中的微型风力同步发电机，其叶轮正对双层绝缘套管上端的内管出气口。所述空气动力装置包括两台对称设置在密闭双层绝缘套管下端两侧的微型压气机，每个压气机的进气管通过一个进气阀门与进气管道连接；该压气机的出气管连接有干燥器，干燥器通过一个送气阀门连接送气管道。所述双层绝缘套管的内管与送气管道的联接处设置有压力传感器，该压力传感器与一个智能控制器信号连接；该智能控制器同时与各阀门、微型压气机的控制信号连接，通过智能控制器来控制各个阀门的开闭以及微型压气机的启停。所述密闭双层绝缘套管上端的内管出气口安装有喷嘴。
与现有光电电流互感器供能装置相比，本发明的低压侧完全是一套空气动力系统，没有电气电路。通过风力同步发电机，将低压侧的微型压气机送出的带压气体的能量转换为电能，供给光电电流互感器高压侧的电子电路部分对电能的需求。由于低压侧和高压侧完全没有电气连接，实现了电气隔离，因此绝缘性能优良。且空气动力系统位于低压侧，检修、更换都易于实现。带压气体供能装置的各个部件结构都很简单，易于实现，且成本很低，工作情况稳定，无电磁干扰，安全可靠。
附图说明
图1为现有的三种光电电流互感器高压侧电路供能方式原理图。其中：图1a为母线供能方式；图1b为蓄电池供能方式；图1c为激光供能方式。
图2为本发明带压气体供能装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明技术内容作进一步详细说明：
参照图2，一种用于光电电流互感器的带压气体供能装置，包括两套微型压气机1和2，干燥器3和4，进气阀门5和6，送气阀门7和8。一个中空、耐高压的双层绝缘套管，为全密封结构，竖直安装在整个系统装置的中部，跨越高压侧与低压侧，9a为其位于低压侧的部分，9b为其位于高压侧的部分。密闭双层绝缘套管分内外两层管，其内管通过送气管道16及送气阀门7和8与干燥器3和4连接；其外管通过进气管道15及进气阀门5和6与微型压气机1、2的进气管连接。两台微型压气机1、2对称安装在密闭双层绝缘套管低压侧9a外管两端，并分别通过它们的出气管与干燥器3和4联接。这些部件组成了低压侧的空气动力传输系统。密闭双层绝缘套管的内管将微型压气机1、2通过上述空气动力传输系统送出的带压气体从低压侧9a传输到高压侧9b，密闭双层绝缘套管高压侧9b内管的出口处安装喷嘴12，其正上方安装有微型风力同步发电机13，为水平安装，与密闭双层绝缘套管垂直。喷嘴将内管中的带压气体的能量转换为风能，吹动同步发电机13机组的叶轮旋转发电，风力同步发电机的输出连接DC-DC转换器14。微型压气机1、2通过外管及进气阀门5和6将气体抽入。
密闭双层绝缘套管低压侧9a内管的下方与送气管道16的三通联接处安装有压力传感器10，压力传感器、微型压气机以及各个阀门的控制信号与一个智能控制器11相连。
微型压气机1、2周围必须留有一定的空间，以便操作人员日常操作、维护及检修。压气机必须可靠接地，防止因漏电而造成危险。开机时，必须检查电动机是否按规定方向旋转，严禁电动机反向运转。
微型风力同步发电机13可采用直驱型，盘型发电机，无刷，无铁心，容易启动。叶轮长30cm，硬质铝材，不锈钢条加强。启动风速1.5m/s，额定电压12V，额定功率5W，重量仅为1.7kg。
本发明装置的工作原理是：以单侧为例，启动微型压气机1，开启进气阀门5和送气阀门7。微型压气机1送出带压气体，并通过干燥器3，变为干燥空气。通过送气管道16，带压气体进入密闭双层绝缘套管的内管，从系统的低压侧9a直接输送到高压侧9b。通过高压侧出口处的喷嘴12，将带压气体的能量转化为风能，吹动风力同步发电机13的叶轮，将风能转换为电能输送给DC-DC转换器14，输出12V及5V，为光电电流互感器OCT高压侧的电子电路部分(高压侧信号处理单元)进行供电。由于整个系统为全封闭结构，微型压气机1通过密闭双层绝缘套管的外管再将气体抽回到低压侧，通过进气管道15及进气阀门5，进入微型压气机1的进气口，循环产生带压气体。通过调节微型压气机的排气压力，还可实现高压侧的功率调节。
压力传感器10可以检测送气管道16的压力。当微型压气机1发生故障时，压力传感器10通过检测送气管道16压力的变化，将信号传送给智能控制器11。智能控制器11立即关闭进气阀门5和送气阀门7，并开启系统另一侧的进气阀门6和送气阀门8，启动微型压气机2，完成两套空气动力装置的切换，并送出系统故障信号，要求检修。
由于本发明设置了两台微型压气机，提高了系统的可靠性。两台微型压气机一套工作，一套备用。由于动力产生系统完全位于低压侧，且与高压侧实现了电气隔离，因此工作安全、可靠，易于检修和更换。

Claims (7)

1.一种用于电流互感器的带压气体供能装置，包括一个输出与光电电流互感器高压侧信号处理单元连接的DC/DC转换器，其特征在于，所述的DC/DC转换器的输入连接一个风电转换装置，该风电转换装置及DC/DC转换器设置在与一个垂直双层绝缘套管上端连通的密闭容器中；所述双层绝缘套管为一个包含有内管的全封闭绝缘套管，其下端设置有空气动力装置连通有进气管道和送气管道；进气管道与双层绝缘套管下端的外管连通；送气管道与双层绝缘套管下端的内管连通，空气动力装置产生的带压气体通过内管送到密闭容器中的风电转换装置，将风能转换为电能经DC/DC转换器输出；空气动力装置通过外管从密闭容器中抽回气体，循环产生带压气体。
2.根据权利要求1所述的用于电流互感器的带压气体供能装置，其特征在于，所述的风电转换装置为一台水平安装在密闭容器中的微型风力同步发电机，其叶轮正对双层绝缘套管上端的内管出气口。
3.根据权利要求1或2所述的用于电流互感器的带压气体供能装置，其特征在于，所述空气动力装置包括两台对称设置在密闭双层绝缘套管下端两侧的微型压气机，每个压气机的进气管通过一个进气阀门与进气管道连接；该压气机的出气管连接有干燥器，干燥器通过一个送气阀门连接送气管道。
4.根据权利要求3所述的用于电流互感器的带压气体供能装置，其特征在于，所述双层绝缘套管的内管与送气管道的联接处设置有压力传感器，该压力传感器与一个智能控制器信号连接；该智能控制器同时与各阀门、微型压气机的控制信号连接，通过智能控制器来控制各个阀门的开闭以及微型压气机的启停。
5.根据权利要求1或2所述的用于电流互感器的带压气体供能装置，其特征在于，所述密闭双层绝缘套管上端的内管出气口安装有喷嘴。
6.根据权利要求3所述的用于电流互感器的带压气体供能装置，其特征在于，所述密闭双层绝缘套管上端的内管出气口安装有喷嘴。
7.根据权利要求4所述的用于电流互感器的带压气体供能装置，其特征在于，所述密闭双层绝缘套管上端的内管出气口安装有喷嘴。
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