[發明專利]一種開關柜在線監測設備的供電方法及裝置

無效

• 申請號: 201310081772.8
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103138385A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 江少成
• 申請（專利權）人: 長沙五輪電力技術有限公司
• 主分類號: H02J11/00
• 分類號: H02J11/00;H02N1/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明涉及一種開關柜在線監測設備的供電方法及裝置。

背景技術

目前市面上已有的10kV及以上電壓等級輸變電場所電力設備在線監測裝置、輸電線路警示燈等電子設備的供電電源，基本采用電池供電、激光供能或者電流互感器感應取電等幾種供電方式。

然而，電池供電存在不能持續不間斷的提供穩定、可靠的電能，存在電池失效而失去監控的風險，而且還存在更換電池不方便等不良因素；激光供能系統雖然可靠性較高，但相對較為復雜，而且成本過高，不適合開關柜在線監測等場所使用；采用電流互感器感應取電進行供電的方式，當流經電流互感器的負荷電流較小供電不足時，容易導致采集終端不能正常工作；而當流經線圈的電流過大時，如系統短路故障或電流互感器飽和，在高壓側交流電流過零點時會產生很大的尖峰電壓，這種尖峰電壓容易造成電子元件擊穿故障，從而導致監控失效。

專利ZL.200810163714.9，公開了《一種從高壓線路獲取弱電電源的裝置》，通過制作一根帶電容金屬層鋼芯鋁絞線替換原有高壓輸電線獲取弱電電源。這種方法只適用于高壓架空線路，不適合作開關柜在線監測等電子設備電源用。并且其靠補償電路實現穩壓，電能轉化效率低；未考慮使用儲能部件，不能實現短時高功率輸出，為滿足電子設備功率峰值，取電裝置體積、重量都將非常大，其實用性很差。

發明內容

本發明的目的在于現有技術中的不足，提供一種性能可靠、結構簡單、使用方便、可從開關柜高壓設備上獲取弱電電源的供在線監測設備使用的供電裝置及方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是利用取電電容器及其對環境雜散電容組成串聯電容，在電場作用下取電電容器兩端形成一定幅值電位差即電壓，此電壓經過隔離、跟蹤穩壓轉換、儲能之后形成電源。

為實現上述目的，匹配取電電容器電容值及其對環境雜散電容的比值需以在取電電容器上獲得跟蹤穩壓轉換部件需要的輸入電壓。

本發明采用如下技術方案：

一種開關柜在線監測設備的供電方法，利用取電電容器及其對環境雜散電容組成串聯電容電路，取電電容器兩端在高壓電場作用下形成電位差，此電位差即電壓經過跟蹤穩壓轉換部件后，為開關柜在線監測設備供電；跟蹤穩壓轉換部件的輸出端并聯有儲能部件；

其中，所述環境包括開關柜殼體及開關柜內所有設備。

一種開關柜在線監測設備的供電方法，包括以下步驟：

步驟1：設定取電電容器的尺寸和形狀，取電電容器的形狀與開關柜在線檢測設備安裝點的高壓設備形狀相同，大小不超過安裝點的高壓設備的大小。

步驟2：依據取電電容器的形狀和尺寸、開關柜高壓設備的形狀、尺寸及內部結構，利用有限元方法建模計算取電電容器金屬薄膜層對環境的雜散電容值C₂；

其中，所述環境包括開關柜殼體以及開關柜內所有不帶電設備；

步驟3：依據開關柜高壓設備的額定運行電壓U_N和高壓輸變電場所電子設備所需的電壓U，按照下式確定取電電容器的電容值C₁：

C₁=C₂*(U_N-U)/U；

步驟4：根據取電電容器的電容值C₁、形狀及尺寸，通過電容計算公式或有限元分析的方法，計算取電電容器介質的相對介電常數，確定取電電容器的介質；

步驟5：利用步驟4確定的介質材料作為介質制作取電電容器，將取電電容器與跟蹤穩壓轉換部件相連，為開關柜在線監測設備供電，所述跟蹤穩壓轉換部件的輸出端并聯有儲能部件。

一種開關柜在線監測設備的供電裝置，采用上述的開關柜在線監測設備的供電方法，該開關柜在線監測設備的供電裝置包括取電電容器、跟蹤穩壓轉換部件及儲能部件，其中，取電電容器的一側與開關柜高壓設備相連，取電電容器的兩極板與跟蹤穩壓轉換部件的輸入端相連，跟蹤穩壓轉換部件的輸出端與儲能部件并聯，跟蹤穩壓轉換部件的輸出端與開關柜在線監測設備的電源輸入端相連。

所述跟蹤穩壓轉換部件包括隔離元件、AC/DC轉換器、過壓保護元件、過流保護元件及濾波電路。

所述的儲能部件能儲存電能為蓄電池或儲能電容。

既可以實現短時間大功率輸出，又能實現在高壓設備停電后繼續工作一段時間。

所述跟蹤穩壓轉換與儲能部件集成為一個部件，包括一個輸入端和兩個輸出端，輸入端與取電電容器的兩極板相連，兩個輸出端均與開關柜在線監測設備的電源輸入端相連。