[發明專利]一種采用復合磁芯材料的電流互感器獲取電能的裝置及方法

在審

• 申請號: 201410101138.0
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103840567A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 黃武浩;胡偉;余立剛;駱定華
• 申請（專利權）人: 浙江圖維電力科技有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H01F38/30;H01F27/24
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 湯才祥;杜榮貞

技術領域

本發明屬于電工技術領域，采用復合磁芯材料的電流互感器，通過輸電線路感應獲取電能的裝置和電路，特別適用高壓輸電線路監控設備提供電源。

背景技術

高壓電纜是我國電力網架的主要組成部分，對其運行狀況進行在線監控成為提高電網可靠性的重要環節，但是對這些安置于輸電線路周邊的監控設備的供電很不方便，如在野外或地下一般不能提供220V交流市電，而采用光伏電池板或蓄電池供電的穩定性和免維護性較差。只有采用電流互感器通過電磁感應直接從高壓輸電線路取電是一種較為安全穩定、可長期免維護的供電方式。然而，高壓輸電線路的電流波動很大，傳統的電流互感器取電裝置在輸電線路電流小時，不能從輸電線路上獲得足夠的輸出電壓和功率，難以維持對監控設備的正常供電；在輸電線路電流較大時，傳統電流互感器的磁芯將進入飽和狀態，引起磁芯發熱，影響電纜絕緣層的壽命。因此，解決取電電路在小電流狀況下輸出合適功率、在大電流情況下滿足負載要求情況下，互感器不發熱者兩個問題，成為取電裝置設計的關鍵。

專利號200910045470.9的中國發明專利，公開了一種基于電流互感器的高壓輸電線路取電裝置，其電路原理圖如圖1所示，電流互感器(1)的輸出端經二極管整流濾波單元(2)后得到為負載供電的直流電壓。設穿過電流互感器的輸電線路交變電流的角頻率為ω₀，有效值為I_s；電流互感器的副邊匝數為n，副邊勵磁電感為L_m；負載為阻值等于R_L的電阻。則該取電裝置獲得的直流輸出電壓U_o完全由上述輸電線路、取電裝置、負載等的參數決定，不可人為控制。隨R_L增大，U_o也逐漸增大，在R_L?=∞時該取電裝置獲得最高的直流輸出電壓

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在I_s較小時，即使是U_om也較小。此時在不改變電流互感器副邊匝數n的條件下，為通過該取電裝置獲得足夠大的輸出電壓和功率，只能采用增大電流互感器的勵磁電感L_m的方法；亦即，該取電裝置必須配合大勵磁電感、大體積的電流互感器使用，才能在輸入小電流時獲得足夠的輸出電壓和功率，帶來電流互感器成本的增加和安裝的不便。在輸電線路電流大時，該取電裝置獲得的輸出電壓和功率過大，該專利添加能量泄放電路將獲得的過量功率通過泄放電阻消耗，造成能量的浪費。

???????為增大互感器輸出阻抗，專利號201310206669.1的中國發明專利，公開了一種基于電流互感器諧振取電的直流源，如圖2所示，其采用外部并聯電容的方法，使外部并聯電容與互感器電感諧振，以達到增大設備輸出阻抗的效果。但是，該方法在大電流情況下的穩壓控制方法比較復雜，容易產生失控現象。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種采用復合磁芯材料的電流互感器獲取電能的裝置，包括電流互感器、諧振電容C_r、整流濾波單元、負載R_L。電流互感器采用復合磁芯材料，在輸電線路電流較小時，該取電裝置具有很高的取電效率；輸電線路電流較大時，該取電裝置在輸出穩定電壓的同時，避免電流互感器發熱。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種采用復合磁芯材料的電流互感器獲取電能的裝置，包括電流互感器、諧振電容C_r、整流濾波單元、負載R_L，電流互感器(1)與諧振電容（C_r）、整流濾波單元（2）、負載（R_L）連接；電流互感器采用復合磁芯材料，電流互感器用于獲取穿過其磁芯的電纜上的感應電流；電流互感器副邊激磁電感值L_m與C_r滿足諧振條件，即，其f為互感器原邊電流頻率。

優選的是，所述電流互感器套在高壓輸電線路上，輸電線路交變電流穿過電流互感器磁芯，并在其副邊繞組上產生感應電流。