一种电力线路测温设备的供能系统 |
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| 申请号 | CN201710874136.9 | 申请日 | 2017-09-25 | 公开(公告)号 | CN107453685A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 山东鲁能智能技术有限公司; | 发明人 | 冯鑫; 孟祥军; 刘强; 姚舜; 巩方波; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种电 力 线路测温设备的功能系统，包括激光发射模 块 、光纤、光电转换模块和电源管理模块；激光发射模块发射激光，并通过光纤将激光传递至光电转换模块；光电转换模块将激光的光能转换为 电能 ，并通过电源管理模块的升压和稳压后提供给电力线路测温设备的工作 电路 。激光发射模块的工作特性可以确保输出的光功率在一定 温度 条件下保持稳定，因此通过光电转换模块转换后的电源输出功率也相对比较稳定。进而减小了供电系统复杂性和成本，以及提高了供电系统的可靠性。并且还解决了测温设备在直流输电线路高压侧取电的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电力线路测温设备的供能系统，其特征在于，包括：激光发射模块、光纤、光电转换模块和电源管理模块； |
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| 说明书全文 | 一种电力线路测温设备的供能系统技术领域[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，更具体地说，涉及一种电力线路测温设备的供能系统。 背景技术[0002] 发电厂、变电站中众多高压电气设备连接点是电力输送的薄弱环节，在设备长期运行过程中容易发热。随着复核的增大，导致连接点发热并形成恶性循环，即温升、膨胀、氧化、接触电阻增大、在度温升，最终导致火灾事故，电力供应中断，给国民经济和人员安全造成重大损失。因此，需要对连接点温度进行监测，在温度超过阈值时，进行报警。 [0003] 现有的测温设备利用电磁感应原理进行取电。即利用电磁感应原理，由普通磁铁式互感器从高压母线上感应得到交流电能，经过整流、滤波、稳压后为高压侧的测温设备供电。但是，电力系统负荷在不同的季节、不同的时间变化很大，高压母线的电流随之变化也很大。并且，母线短路瞬时电流可超过数十倍额定电流。如此大的电流变化范围为电源CT(current transformer，电流变换器)和稳压电路的工作带来严重困难，使得供电系统的复杂性与成本提高，可靠性降低。 发明内容[0004] 有鉴于此，本发明提出一种电力线路测温设备的供能系统，解决现有供电系统复杂性和成本较高，以及可靠性较低的技术问题。 [0005] 为了解决上述技术问题，现提出的方案如下： [0006] 一种电力线路测温设备的供能系统，其特征在于，包括：激光发射模块、光纤、光电转换模块和电源管理模块； [0007] 所述激光发射模块，用于发射激光，并通过所述光纤将激光传递至所述光电转换模块； [0008] 所述光电转换模块，用于将激光的光能转换为电能； [0009] 所述电源管理模块，用于对所述光电转换模块转换的电能进行升压和稳压后提供给电力线路测温设备的工作电路。 [0010] 优选的，上述系统还包括： [0011] 与所述电源管理模块连接的储能模块，用于存储所述光电转换模块转换的电能； [0012] 所述电源管理模块，还用于对所述储能模块的电能进行稳压后提供给电力线路测温设备的工作电路； [0013] 所述激光发射模块为间歇性工作。 [0014] 优选的，所述储能模块为：超级电容或锂电池。 [0015] 优选的，所述光电转换模块为：多节串联的光电池。 [0016] 优选的，所述光纤的材料为：石英。 [0017] 优选的，上述系统还包括： [0020] 优选的，上述系统还包括： [0021] 散热片，用于对所述光电转换模块进行散热。 [0022] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点： [0023] 上述技术方案提供的一种电力线路测温设备的功能系统，包括激光发射模块、光纤、光电转换模块和电源管理模块；激光发射模块发射激光，并通过光纤将激光传递至光电转换模块；光电转换模块将激光的光能转换为电能，并通过电源管理模块的升压和稳压后提供给电力线路测温设备的工作电路。激光发射模块的工作特性可以确保输出的光功率在一定温度条件下保持稳定，因此通过光电转换模块转换后的电源输出功率也相对比较稳定。进而减小了供电系统复杂性和成本，以及提高了供电系统的可靠性。并且还解决了测温设备在直流输电线路高压侧取电的问题。附图说明 [0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0025] 图1为本发明实施例提供的一种电力线路测温设备的供能系统的结构示意图； [0026] 图2为本发明实施例提供的另一种电力线路测温设备的供能系统的结构示意图； [0027] 图3为本发明实施例提供的电源管理模块的电路图； [0028] 图4为本发明实施例提供的散热设计的示意图。 具体实施方式[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0030] 本实施例提供一种电力线路测温设备的供能系统，参见图1，该系统包括：激光发射模块11、光纤12、光电转换模块13和电源管理模块14； [0031] 激光发射模块11，用于发射激光，并通过光纤12将激光传递至光电转换模块13。激光发射模块11位于低压侧的主机内，其电能由主机电源提供。主机电源为蓄电池，根据地区不同，蓄电池的电能来源可以由太阳能或风能通过相应装置转换而来。 [0032] 光电转换模块13，用于将激光的光能转换为电能。光电转换模块13和电源管理模块14位于高压侧的电力线路测温设备内。 [0033] 电源管理模块14，用于对光电转换模块13转换的电能进行升压和稳压后提供给电力线路测温设备的工作电路。 [0034] 本实施例提供的电力线路测温设备的功能系统，包括激光发射模块11、光纤12、光电转换模块13和电源管理模块14；激光发射模块11发射激光，并通过光纤12将激光传递至光电转换模块13；光电转换模块13将激光的光能转换为电能，并通过电源管理模块14的升压和稳压后提供给电力线路测温设备的工作电路。激光发射模块的工作特性可以确保输出的光功率在一定温度条件下保持稳定，因此通过光电转换模块13转换后的电源输出功率也相对比较稳定。进而减小了供电系统复杂性和成本，以及提高了供电系统的可靠性。并且还解决了测温设备在直流输电线路高压侧取电的问题。 [0035] 电力线路测温设备为工作、休眠交替的运行方式时。当电力线路测温设备休眠时，需要的能量相比工作状态非常小，此时激光供能的很大一部分能量无法利用起来，造成能量浪费。并且，激光发射模块11长时间工作对激光头的损害较大。为进一步解决上述问题，本实施例提供了另一种电力线路测温设备的供能系统，参见图2，该系统包括：激光发射模块11、光纤12、光电转换模块13、电源管理模块14和储能模块15。 [0036] 与电源管理模块14连接的储能模块15，用于存储光电转换模块13转换的电能； [0037] 电源管理模块14，还用于对储能模块15的电能进行稳压后提供给电力线路测温设备的工作电路。 [0039] 图3示出了电源管理模块14的具体电路图，并且示出了其与光电转换模块13以及储能模块15的连接位置。如图所示，电源管理模块14包括boost型升压电路和buck型稳压电路。Boost型升压电路的控制芯片为TPS55340，其管脚功能见下表： [0040] [0041] [0042] TPS55340的第一管脚1(即SW)和第二管脚2(即SW)均连接第一电感L1的第一端；第三管脚3(即VIN)和第四管脚4(即EN)均连接第一电感L1的第二端，同时第三管脚3和第四管脚4均经过第一电容C1接地；第五管脚5(即SS)经第二电容C2接地；第六管脚6(即SYNC)和第7管脚(即AGND)分别接地；第八管脚8(即COMP)经第三电容C3接地，同时经相串联的第一电阻R1和第四电容C4接地；第九管脚9(即FB)经第二电阻R2接地，同时经第三电阻R3接二极管SL的负极；第十管脚(即FREQ)经第四电阻接地；第十一管脚(即NC)什么也不接；第十二管脚(即PGND)、第十三管脚(即PGND)、以及第十四管脚(即PGND)均接地。第一电感L1的第二端还连接光电转换模块13，第一电感L1的第一端还连接二极管SL的正极。 [0043] 设置第一电容C1的电容量为10uF，第二电容C2的电容量为0.047uF，第三电容C3的电容量为0.22uF，第四电容C4的电容量为10nF，第五电容C5的电容量为10uF；设置第一电阻R1的电阻值为931kΩ，第二电阻R2的电阻值为10kΩ，第三电阻R3的电阻值为86.6kΩ，第四电阻R4的电阻值为137kΩ。第一电感L1的电感值为10uH。当光电转换模块13输出的电压达到2.9V以上时，芯片开始自动工作，使得输出电压达到10V。 [0044] buck型稳压电路的控制芯片为TPS563200，控制芯片TPS563200的管脚功能见下表： [0046] TPS563200的第一管脚1(即GND)经第六电容C6连接二极管SL的负极，同时第一管脚1接地；第三管脚3(即VIN)和第5管脚5(即EN)均连接二极管SL的负极；第二管脚2(即SW)连接第二电感L2的第一端；第六管脚6(即VBST)经第七电容C7连接第二电感L2的第一端；第4管脚(即VFB)经第五电阻R5连接第二电感L2的第二端，同时经第六电阻R6接地；第二电感L2还经第八电容C8接地，同时接电力线路测温设备的工作电路，进行供电。 [0047] 设置第六电容C6的电容量为0.1uF，第七电容C7的电容量为0.1uF，第八电容C3的电容量为0.1uF；设置第五电阻R5的电阻值为33.2kΩ，第六电阻R6的电阻值为10kΩ；第二电感L2的电感值为3.3uH。使得输出电压达到3.3V为电力线路测温设备的工作电路供电。储能模块15连接二极管SL的负极，储能模块15为超级电容或锂电池。 [0048] 当激光发射模块11发射激光、以及电力线路测温设备的工作电路处于工作或休眠状态时，光电转换模块13输出的电压经过电源管理模块14的升压电路抬高电压后，一部分能量通过电源管理模块14的稳压电路为工作电路供电，一部分能量直接存储储能模块。 [0049] 当激光发射模块11不工作(即不发射激光)、以及电力线路测温设备的工作电路处于工作或休眠状态时，由于光电转换模块13没有能量输出，电源管理模块14的升压电路不工作，此时储能模块15的能量直接进入电源管理模块14的稳压电路，为工作电路供电。 [0050] 光电转换模块13为以GaAs为衬底的光电池，针对800～850nm波长，转换效率超过40％。单个光电池由于半导体材料特性的限制，输出电压较低。为了提高光能的利用率以及光电管理模块14的效率，多个光电池串联，提高光电转换模块13的输出电压。 [0051] 光纤12采用石英材料制作，耐高温、绝缘性好、抗干扰能力强，杜绝电火花的问题。光纤传输损耗很低， [0052] 由于光电转换模块13在接收激光照射转换电能时，会有热量产生，所以为避免影响电力线路测温设备的温度传感器的正常工作，还要进行散热设计。参见图4，在电力线路测温设备的温度传感器1与光电转换模块13之间设置隔热板3；并且，设置散热片7对光电转换模块13进行散热。隔热板3将电力线路测温设备内部分割为两个空间，温度传感器1位于隔热板一侧，并由支柱4抬高，远离热源，温度信号由信号线2传输至电路板5。在加强光电转换模块13的散热性能的同时，不对温度传感器的工作产生影响。 [0053] 激光发射模块11和光电转换模块13的对外接口包括单模光纤的卡口和多模光纤的卡口，可以根据电力线路测温设备与激光发射模块的安装距离灵活配置光纤12的长度。 [0054] 在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。 [0056] 对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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