一种基于柔性开关的线路取能装置的制作方法

1.本实用新型属于柔性输配电网技术领域，尤其是一种基于柔性开关的线路取能装置。


背景技术：

2.现有文献中提出了多种方法来为柔性开关的控制装置、监测装置以及其他电路装置供电，常用的方法包括蓄电池供电、太阳能供电、风能供电的方法。这些供电方式虽可达到为电路装置供电的目的，但也存在各种缺点。蓄电池电量有限，难以维持设备长期稳定运行。太阳能、风能供电受环境因素影响，供能极不稳定。因此，寻求一种可靠的供电方式为控制装置、监测装置以及其他电路装置供能，保障电力系统的安全可靠运行，具有很重要的实际意义。
3.针对线路取能，专利号201911236114.5，提出了一种架空输电线路的地线取能方法，其方案包括收集目标架空输电线路的参数信息并计算取能参数信息；得到目标架空输电线路的所有可能的地线取能备选方案；推导地线取能备选方案的等效电路；推到地线取能备选方案的取能最大功率计算公式；分析地线与导线在不同位置关系下地线取能备选方案的取电功率大小；选取最佳的地线取能方案作为最终的地线取能方法。上述方案虽然能够有效的针对架空输电线路取能，但是方法过于复杂，计算较为复杂，成本较高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于柔性开关的线路取能装置，能够进行输电线路取电，进而为柔性开关控制电路、监测电路以及其它电路供电，同时电路简单，成本较低。
5.本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.一种基于柔性开关的线路取能装置，包括取能电路、整流桥电路和稳压电路，所述取能电路、整流桥电路和稳压电路依次连接，取能电路输入端接入电网柔型开关交流侧提取电能，整流桥电路将取能电路输出端的交流电转化为直流电并储存，稳压电路对转化的直流电进行稳压，并为电网中柔性开关控制电路、监测电路和其他线路供电。
7.而且，所述取能电路包括取能互感器、限流器和瞬变抑制二极管tvs，所述取能互感器的一次侧连接电网柔型开关交流侧，取能互感器二次侧通过限流器并联瞬变抑制二极管tvs。
8.而且，所述整流桥电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4和电容c1,所述二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4按桥式电路连接方式正负极相连接，其中限流器瞬变抑制二极管tvs一端分别连接整流桥二极管d1的负极和二极管d2的正极，瞬变抑制二极管tvs另一端分别连接整流桥二极管d4的负极和二极管d3的正极，整流桥二极管d2的负极和二极管d3的负极分别连电容c1的一端，整流桥二极管d1的正极和二极管d4的正极分别连电容c1的另一端。
9.而且，所述二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4为四只相同的整流二极管，电容c1为储能电容。
10.而且，所述稳压电路包括电阻r1、三极管v1、稳压二极管d5和电阻r2，所述电容c1的一端分别连接电阻r1的一端和三极管v1的集电极，电阻r1的另一端分别连接三极管v1的基极和稳压二极管d5的负极，三极管v1的的发射极连接电阻r2的一端，电容c1的另一端分别连接稳压二极管d5的正极和电阻r2的另一端，电阻r2两端的电压为输出电压。
11.本实用新型的优点和积极效果是：
12.1、本实用新型包括取能电路、整流桥电路和稳压电路，其中取能电路、整流桥电路和稳压电路依次连接，取能电路输入端接入电网柔型开关交流侧提取电能，整流桥电路将取能电路输出端的交流电转化为直流电并储存，稳压电路对转化的直流电进行稳压，并为电网中柔性开关控制电路、监测电路和其他线路供电。相较于现存在使用蓄电池为监测电路进行供电，由于蓄电池电量有限，须时常更换，不易于装置稳定连续工作，并且蓄电池时常更换浪费人力物力，极为不便，本实用新型能够源源不断的从电网取能，有利于设备的长期稳定工作。
13.2、本实用新型相较于太阳能、风能供电而言，本装置不受环境影响，即使在恶劣气候条件下仍能保持稳定电能输出，保证设备顺利运行。
14.3、本实用新型由于包含稳压电路，因此在电网电压产生波动或者负载发生变化是，输出电压能够不受影响稳定供电，保持设备的稳定运行。
附图说明
15.图1是本实用新型的电路图；
16.图2是取能互感器的示意图；
17.图3是取能互感器等效电路图；
18.图4是本实用新型的整流桥电路图；
19.图5是本实用新型的稳压电路图；
20.图6是本实用新型安装位置示意图；
21.图7是本实用新型工作流程图。
具体实施方式
22.以下结合附图对本实用新型做进一步详述。
23.一种基于柔性开关的线路取能装置，如图1所示，包括取能电路、整流桥电路和稳压电路，所述取能电路、整流桥电路和稳压电路依次连接，取能电路输入端接入电网柔型开关交流侧提取电能，整流桥电路将取能电路输出端的交流电转化为直流电并储存，稳压电路对转化的直流电进行稳压，并为电网中柔性开关控制电路、监测电路和其他线路供电。
24.取能电路包括取能互感器、限流器和瞬变抑制二极管tvs。所述取能互感器的一次侧连接电网柔型开关交流侧，取能互感器二次侧通过限流器并联瞬变抑制二极管tvs。
25.取能互感器的作用是通过电流的隔离变换实现部分电能从导线到整流电路的转移。如图2所示，取能互感器环绕输电线路提取电能，如图3所示，其取能互感器工作原理类似于变压器,但取能互感器一般一次侧只有一匝绕组。其工作原理如下：
26.当取能互感器一次侧施加交流电压u1，流过一次绕组的电流为i1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，由于一次绕组匝数为一匝，绕组匝数少的一侧电压低，利用电磁感应原理，从而实现电压的变化。
27.限流器的作用是在导线承受短时大故障电路时，控制输入电流值在安全许可范围内，在高压电网运行时，短路故障电流可能达到40ka以上并持续数秒，若不安装专用限流器，会损坏电路装置。瞬变抑制二极管tvs两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度(最高达1
×
10
‑
12
秒)使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。
28.如图4所示，整流桥电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4和电容c1,所述二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4按桥式电路连接方式正负极相连接，其中限流器瞬变抑制二极管tvs一端分别连接整流桥二极管d1的负极和二极管d2的正极，瞬变抑制二极管tvs另一端分别连接整流桥二极管d4的负极和二极管d3的正极，整流桥二极管d2的负极和二极管d3的负极分别连电容c1的一端，整流桥二极管d1的正极和二极管d4的正极分别连电容c1的另一端。
29.其中二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4为四只相同的整流二极管，接成电桥形式，故称桥式整流电路。利用二极管的导引作用，使在负半周时也能把次级输出引向负载。在正半周时由二极管d2和二极管d4导引电流自上而下通过电容c1，负半周时由二极管d1和二极管d3导引电流也是自上而下通过电容c1，从而实现了全波整流。电容c1为储能电容，利用电容器储存电能，电容储蓄电能与电容c1成正比，与整流桥输出电压v的平方成正比。
30.如图5所示，稳压电路包括电阻r1、三极管v1、稳压二极管d5和电阻r2，所述电容c1的一端分别连接电阻r1的一端和三极管v1的集电极，电阻r1的另一端分别连接三极管v1的基极和稳压二极管d5的负极，三极管v1的的发射极连接电阻r2的一端，电容c1的另一端分别连接稳压二极管d5的正极和电阻r2的另一端，电阻r2两端的电压为输出电压。
31.稳压电路为在输入电网电压波动或负载发生改变时仍能保持输出电压基本不变的电源电路。本实用新型使用的是串联型稳压电路。在输入直流电压和负载之间串联入一个三极管，当输入电压或负载电阻变化引起输出电压v0变化时，输出电压v0的变化将反映到三极管的发射结电压v
be
上，引起集电结电压v
ce
的变化，从而调整输出电压v0，以保持输出电压的基本稳定。三极管v1是调整管，调节输出电压，它与负载电阻是串联的，所以称为串联型稳压电源。电阻r1给三极管v1提供合适的偏置,使三极管v1工作在放大状态；利用三极管电流放大作用可以提高输出电流。同时电阻r1还是限流电阻，保护稳压二极管d5。稳压二极管d5稳定三极管v1基极的电位。稳压电路输出电压v0为直流电压v与三极管v1发射结电压之差。
32.如图6所示为本实用新型安装到柔性开关位置的示意图。如图7所示，本实用新型的工作原理为：在电网正常运行时，取能互感器模块在柔性开关交流侧提取电能，通过导线传输至取能电压输出电路的整流桥电路，完成整流过程，实现交流电转变为直流电。设置储能电容储存电能，为保证输出电压的稳定性，设置稳压电路，保证在输入电网电压波动或负载发生改变时仍能保持输出电压基本不变。以此装置作为电压源，为柔性开关控制电路、监测电路以及其他线路供电。
33.需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。