CN102118067B - 非接触式高压取电方法 - Google Patents
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Abstract
非接触式高压取电方法，属于应用于高压电气设备的监测或者防护设备的供电领域。其特征在于：包括以下步骤：首先，利用高压电气设备周围产生的高压电场取得微电源；其次，对微电源进行初级储能；然后，通过电压控制，使得初级储能达到一定电压值后进行应用储能；最后，应用储能作为电源给用电器供电。本发明节能环保，能够实现对用电器的持续供电，并且不受短路电流的影响，且对线路电流无要求，空载输电线路也能提供所需电源。
Description
技术领域
本发明提供一种非接触式高压取电方法，属于应用于高压电气设备和高压变电站监测或者防护设备的供电领域。
背景技术
目前，高压架空输电线或者变压器的驱鸟装置、在线检测或者计量装置，主要由蓄电池供电，由于蓄电池电量有限，需要人工带电作业定期更换蓄电池，这不仅极大地降低了装置的可用时间，也增加了带电作业工作量和潜在的人身安全隐患。为延长这些装置的可用时间，就必须增加能源的容量，从而导致装置重量的大幅增加，限制了这些装置的实际应用。
为解决这一问题，研究人员又提出了两种架空输电线路或者变压器的能量补充的途径。第一种是采用太阳能发电。但由于太阳能受天气影响较大，限制了在线装置功能的拓展，难以满足在线应用的需求。第二种是利用电流互感原理，通过感应输电导线上的电流，获取电源。该方法的缺陷是受线路电流影响大。当线路发生短路故障时，流过输电导线的短路电流在会烧毁电流感应装置的整流电源，而当线路工作电流过小时，则无法工作，且结构复杂，可靠性低。由于缺乏大容量、高可靠性的在线电源，架空输电线路在线装置的应用受到了极大的限制。
中国专利(专利号ZL200810236732.5)公开了一种高压架空输电线在线监测装置取电方法，其特征在于，以架空输电线路与大地作为第一电容器C1，在架空输电线路附近构建第二电容器C2，通过第一电容器C1与第二电容器C2之间存在的分压效应，在第二电容器C2上感应电势差，以此电势差作为电源给在线装置供电。此种方法存在的不足是能量太小，不能直接供给设备使用，并且通过第二电容器C2的设置较难操作，不适合大面积推广和使用。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种使用方便，供电持续稳定的非接触式高压取电方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：非接触式高压取电方法，其特征在于：包括以下步骤：
首先，利用高压电气设备周围产生的高压电场取得微电源；
其次，对微电源进行初级储能；
然后，通过电压控制，使得初级储能达到一定电压值后进行应用储能；
最后，应用储能作为电源给用电器供电。
其中优选方案是：
在高压电气设备的高压电场内设置高压感应极板，高压感应极板取得的低电压，通过连接一接地电容，产生微电流，该接地电容进行初级储能。高压电气设备可以是高压输电线路、高压变压器、高压开关等。
电压控制采用包括可控硅、阻抗和触发管的电路，可控硅的触发端和正极之间连接串联的阻抗和触发管，可控硅的正极连接初级储能的元件，可控硅的负极连接应用储能的元件，触发管的触发电压为12V-400V，触发管可以是单向触发管和双向触发管。当初级储能的电压达到该最大电压时，初级储能的元件放电；当初级储能的电压达不到该最大电压时，初级储能的元件继续储能。应用储能作为电源给用电器供电时，进行稳压处理和滤波处理，然后供给用电器使用。
初级储能的元件和应用储能的元件可以采用电容、蓄电池或者两者结合。
其原理是：利用高压电气设备周围产生的高压电场，无需电流的情况下，采用特质半球面形高压感应极板，装在高压电气设备附近，通过高压交流电场或者高压直流电场感应能量，经整流或者直接给电容智能循环充放电。
本发明中涉及的高压电气设备、可控硅导通或者截止、整流、滤波均为普通现有技术，为本行业技术人员所掌握。
本发明非接触式高压取电方法所具有的有益效果是：通过利用高压电气设备周围产生的高压电场取得微电源，对微电源整流后进行初级储能，通过电压控制，使得初级储能达到一定电压值后进行应用储能；最后，应用储能作为电源给用电器供电，使得使用本发明以后的高压架空输电线或者变电站的驱鸟装置、在线检测或者计量装置等用电器，具有以下显著优点：
1、本方法能在线取能并为蓄电池充电，不需更换蓄电池；
2、与太阳能电池相比，本方法不受天气和纬度影响，在各种气候条件下都能可靠供电；
3、与基于电流互感原理的在线取电方法相比，本方法利用高压电气设备的电压取电，不受短路电流的影响，且对线路电流无要求，空载电气设备也能提供所需电源；
4、由于高压电气设备的电压基本固定在额定电压附近，本方法受系统运行方式和短路故障影响小；
5、储能元件采用电容又是一种无污染能源，可以反复充电多次，比蓄电池充电次数多若干倍，寿命可达60年。
另外，采用感应取能技术节能环保。
附图说明
图1为本发明的实施例1的原理方框图；
图2为本发明的实施例1的电路原理图；
图3为本发明的实施例2的原理方框图。
其中：R1-R3、电阻C1、C2、电容D1、双向触发管B1、整流桥Q1、可控硅E1、高压感应极板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1所示，在高压电气设备的高压电磁场内设置高压感应极板，高压感应极板取得的低电压，通过连接一接地电容，产生微电流，该接地电容进行初级储能。
电压控制采用包括可控硅、阻抗和触发管的电路，可控硅的触发端和正极之间连接串联的阻抗和触发管，可控硅的正极连接初级储能的元件，可控硅的负极连接应用储能的元件，触发管的触发电压为12V-400V。当初级储能的电压达到该最大电压时，初级储能的元件放电；当初级储能的电压达不到该最大电压时，初级储能的元件继续储能。应用储能作为电源给用电器供电时，进行稳压处理和滤波处理，然后供给用电器使用。
初级储能的元件和应用储能的元件可以采用电容、蓄电池或者两者结合。按照感应取能获取能量的大小，初级储能的元件和应用储能的元件可以根据不同环境和时间要求进行调节，以适应不同的电器要求；
如图2所示，高压感应取能电路包括高压感应极板E1、整流桥B1、电容C1、C2和电阻R1-R3，高压感应极板E1通过压敏电阻R1接地，压敏电阻R1的两端分别连接整流桥B1的输入端，整流桥B1的输出端连接两个并联的电容C1和电容C2。并联的电容C1和电容C2之间设置由可控硅Q1、双向触发管D1(采用DB3)和电阻R4组成的电压控制电路。电容C1和电容C2之间还可以设置电阻R3。压敏电阻R1的作用在于有雷击时，保护极板及后续电路。
按照感应取能获取能量的大小，电容C1和电容C2的比值，可以根据不同环境和时间要求进行调节，以适应不同的电器要求；
工作原理和使用过程：
电气设备处于充电状态而无电流流动的情况下(例如设备未运转，输电线路充电而未传输能量时)，设备导体周围仍有电场存在。并且越靠近导线电场强度越大。
高压感应极板E1从高压线路上获得交流感应电压，经整流桥B1整流后对贮能电容C1充电，因感应能量较小，获取的充电电流很小，所以电容C1只是进行贮能的作用，为了防止后续应用电路对电容C1放电，在电容C1和后续电路之间加一可控硅Q1进行隔离，在电容电压低于设定电压值时，可控硅Q1不导通。当电容C1的电压上升到设定值时，触发可控硅Q1导通，给电容C2充电，此时电容C2作为驱动电源，供给用电器使用。
实施例2：
如图3所示，在直流高压线的高压电磁场内设置高压感应极板，产生微电流，该弱电流不需要进行整流，而直接进行初级储能，通过电压控制供给应用储能储存。
本发明中涉及的高压线输电、可控硅导通或者截止、整流、滤波均为普通现有技术，为本行业技术人员所掌握。
Claims (5)
1.非接触式高压取电方法，其特征在于：包括以下步骤：
首先，利用高压电气设备周围产生的高压电场取得微电源，是指在高压电气设备的高压电场内设置高压感应极板，高压感应极板取得的低电压；
其次，通过连接一接地电容，产生微电流，该接地电容进行初级储能；
然后，通过电压控制，使得初级储能达到一定电压值后进行应用储能；
最后，应用储能作为电源给用电器供电。
2.根据权利要求1所述的非接触式高压取电方法，其特征在于：所述的电压控制是指限定初级储能的最大电压，当初级储能的电压达到该最大电压时，初级储能的元件放电；当初级储能的电压达不到该最大电压时，初级储能的元件继续储能。
3.根据权利要求2所述的非接触式高压取电方法，其特征在于：所述的电压控制采用包括可控硅、阻抗和触发管的电路，可控硅的触发端和正极之间连接串联的阻抗和触发管，可控硅的正极连接初级储能的元件，可控硅的负极连接应用储能的元件，触发管的触发电压为12V-400V。
4.根据权利要求1所述的非接触式高压取电方法，其特征在于：所述的应用储能作为电源给用电器供电时，进行稳压处理和滤波处理，然后供给用电器使用。
5.根据权利要求1所述的非接触式高压取电方法，其特征在于：所述的微电源进行整流后进行初级储能。
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