宽范围磁场取能装置及自供电无线传感系统的制作方法

    技术2024-11-20  3


    本申请属于电线取能领域,具体涉及一种宽范围磁场取能装置及自供电无线传感系统。


    背景技术:

    1、随着传感技术与无线通信技术的快速发展,以及电网数字化、智能化建设的推进,电网设备状态感知与监测需求急剧增加。其中输电线作为电力系统安全稳定运行的关键一环,在实际运行中需要进行振动、覆冰、电流、电压监测甚至视频监测以避免输电线路故障发生。目前,常使用锂电池、太阳能、风能、磁场能量收集对无线传感器进行供电,但电池供电存在携带电量有限、维护困难、成本高等缺点,太阳能与风能存在间歇性和输出功率不稳定等缺点。而利用输电线周围存在的磁场能量对无线传感器进行供电具有输出稳定、输出功率大等优点,能够满足多种传感器供电需求,帮助电网工作人员及时发现和解决潜在问题。但相关技术中,对无线传感器的供电不够稳定。


    技术实现思路

    1、本申请实施例的目的是提供一种宽范围磁场取能装置及自供电无线传感系统,至少解决对无线传感器的供电不够稳定的问题。

    2、第一方面,本申请实施例提供了一种宽范围磁场取能装置,所述宽范围磁场取能装置包括:

    3、取能ct、电池、弱取能电路以及强取能电路;

    4、所述取能ct分别电连接于所述弱取能电路以及所述强取能电路,且所述电池与所述弱取能电路电连接,所述电池、所述弱取能电路以及所述强取能电路均电连接至输出端,所述输出端用于连接无线传感器,所述取能ct用于连接高压输电线;

    5、在所述取能ct连接于所述高压输电线的情况下,所述取能ct从所述高压输电线上收集电能;在所述取能ct收集的电能的电压小于第一预设电压阈值时,所述电池向所述输出端供电;在所述取能ct收集的电能的电压大于或等于第一预设电压阈值,且小于第二预设电压阈值时,所述弱取能电路向所述输出端供电;在所述取能ct收集的电能的电压大于或等于所述第二预设电压阈值,且小于第三预设阈值时,所述强取能电路向所述输出端供电;在所述取能ct收集的电能的电压大于或等于所述第三预设阈值时,所述强取能电路泄放电能,且所述电池向所述输出端供电。

    6、可选地,所述强取能电路包括开关模块、开关控制模块以及dc-dc模块;

    7、所述取能ct与所述开关模块电连接,所述开关模块通过所述dc-dc模块与所述输出端电连接,所述开关控制模块与所述开关模块电连接,所述电池与所述dc-dc模块电连接,以使所述电池通过所述dc-dc模块与所述输出端电连接;

    8、在所述取能ct收集的电能的电压大于或等于所述第二预设电压阈值,且小于第三预设阈值时,所述dc-dc模块向所述输出端供电;在所述取能ct收集的电能的电压大于或等于所述第三预设阈值时,所述开关控制模块控制所述开关模块由断开状态切换至导通状态,以使所述强取能电路瞬时短路,泄放电能。

    9、可选地,所述强取能电路还包括第一转换模块;

    10、所述取能ct与所述开关模块通过所述第一转换模块电连接,所述第一转换模块用于传递至所述第一转换模块的电能的类型,以使转换类型后的电能传递至所述输出端。

    11、可选地,所述强取能电路还包括电容模块,所述开关模块通过所述电容模块与所述dc-dc模块电连接,所述电容模块用于对传递至所述电容模块的电能进行滤波。

    12、可选地,所述开关控制模块包括驱动模块;

    13、所述驱动模块与所述开关模块电连接,在所述取能ct收集的电能的电压大于或等于所述第三预设阈值时,所述开关控制模块控制所述开关模块由断开状态切换至导通状态。

    14、可选地,所述开关控制模块还包括电压跟随器以及电压比较器;

    15、所述电压跟随器与所述电容模块电连接,所述电压跟随器与所述电压比较器电连接,所述电压比较器与所述驱动模块电连接;

    16、所述电压跟随器用于检测所述电容模块的电压,所述电压比较模块用于将所述电容模块的电压与设定电压值比较,若所述电容模块的电压大于所述设定电压值,所述驱动模块驱动所述开关模块运行,以对所述输出端进行保护。

    17、可选地,所述开关控制模块还包括第一稳压模块,所述第一稳压模块与所述电容模块电连接,所述第一稳压模块与所述驱动模块电连接,所述第一稳压模块用于稳定传递至所述第一稳压模块的电能的电压,且将稳定的电能传递至所述驱动模块,为所述驱动模块供电。

    18、可选地,所述强取能电路还包括第二稳压模块,所述第二稳压模块与所述电容模块电连接,所述第二稳压模块分别与所述电压跟随器以及所述电压比较器电连接,所述第二稳压模块用于稳定传递至所述第二稳压模块的电能的电压,且将稳定的电能传递至所述驱动模块,为所述电压跟随器以及所述电压比较器供电。

    19、可选地,所述强取能电路还包括电压参考模块,所述电压参考模块与所述第二稳压模块电连接,且所述电压参考模块与所述电压比较模块电连接,所述第二稳压模块用于为所述电压参考模块供电,所述电压参考模块用于为所述电压比较器提供所述设定电压值

    20、第二方面,本申请实施例提供了一种自供电无线传感系统,所述自供电无线传感系统包括无线传感器以及上述第一方面中任一项所述的宽范围磁场取能装置;

    21、所述输出端与所述无线传感器电连接。

    22、在本申请实施例中,由于取能ct分别电连接于弱取能电路以及强取能电路,且电池与弱取能电路电连接,电池、弱取能电路以及强取能电路均电连接至输出端,因此,可以通过输出端电连接无线传感器,从而弱取能电路、电池以及强取能电路至少一者传递电能至输出端,为无线传感器供电,即可以将取能ct连接至高压输电线,取能ct从高压输电线上收集电能,将收集的电能传递至弱取能电路以及强取能电路,弱取能电路或强取能电路为无线传感器供电,和/或,电池将电能传递至输出端,为无线传感器供电。具体的,在取能ct收集的电能的电压小于第一预设电压阈值时,表明取能ct收集的电能较小,电池向输出端供电,从而输出端可以为连接在其上的无线传感器供电;在取能ct收集的电能的电压大于或等于第一预设电压阈值,且小于第二预设电压阈值时,表明取能ct收集的电能充足,便可以通过弱取能电路向输出端供电,同时还可以使得弱取能电路为电池充电,即弱取能电路将电能部分的传递至输出端,部分的传递至电池;在取能ct收集的电能的电压大于或等于第二预设电压阈值,小于第三预设阈值时,表明取能ct收集的电能过大,此时,弱取能电路不能满足要求,强取能电路向输出端供电;在取能ct收集的电能的电压大于或等于第三预设阈值时,此时,取能ct收集的电能太大,可能影响无线传感器,强取能电路泄放电能,且电池向输出端供电,即电池为无线传感器供电。也即是,在本申请实施例中,可以使得取能ct有效收集高压输电线上的电能,从而使得弱取能电路、强取能电路或电池为输出端稳定供电,即为无线传感器稳定供电,且可以对无线传感器起到保护作用,避免无线传感器被损坏的问题出现。



    技术特征:

    1.一种宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述宽范围磁场取能装置包括:取能ct、电池、弱取能电路以及强取能电路;

    2.根据权利要求1所述的宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述强取能电路包括开关模块、开关控制模块以及dc-dc模块;

    3.根据权利要求2所述的宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述强取能电路还包括保护模块,所述取能ct与所述开关模块通过所述保护模块电连接;

    4.根据权利要求2所述的宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述强取能电路还包括第一转换模块;

    5.根据权利要求2所述的宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述强取能电路还包括电容模块,所述开关模块通过所述电容模块与所述dc-dc模块电连接,所述电容模块用于对传递至所述电容模块的电能进行滤波。

    6.根据权利要求5所述的宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述开关控制模块包括驱动模块;

    7.根据权利要求6所述的宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述开关控制模块还包括电压跟随器以及电压比较器;

    8.根据权利要求7所述的宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述开关控制模块还包括第一稳压模块以及第二稳压模块,所述第一稳压模块与所述电容模块电连接,所述第一稳压模块与所述驱动模块电连接,所述第一稳压模块用于稳定传递至所述第一稳压模块的电能的电压,且将稳定的电能传递至所述驱动模块,为所述驱动模块供电;

    9.根据权利要求8所述的宽范围磁场取能装置,其特征在于,所述开关控制模块还包括电压参考模块,所述电压参考模块与所述第二稳压模块电连接,且所述电压参考模块与所述电压比较模块电连接,所述第二稳压模块用于为所述电压参考模块供电,所述电压参考模块用于为所述电压比较器提供所述设定电压值。

    10.一种自供电无线传感系统,其特征在于,所述自供电无线传感系统包括无线传感器以及权利要求1-9中任一项所述的宽范围磁场取能装置;


    技术总结
    本申请公开了一种宽范围磁场取能装置及自供电无线传感系统,属于电线取能领域。包括:取能CT、电池、弱取能电路以及强取能电路;取能CT分别电连接于弱取能电路以及强取能电路,且电池与弱取能电路电连接,电池、弱取能电路以及强取能电路均电连接至输出端;在取能CT收集的电能的电压小于第一预设电压阈值时,电池向输出端供电;在取能CT收集的电能的电压大于或等于第一预设电压阈值,且小于第二预设电压阈值时,弱取能电路向输出端供电;在取能CT收集的电能的电压大于或等于第二预设电压阈值,且小于第三预设阈值时,强取能电路向输出端供电;在取能CT收集的电能的电压大于或等于第三预设阈值时,强取能电路泄放电能,且电池向输出端供电。

    技术研发人员:周柯,王晓明,王路,段从升,赵立波,金庆忍,林翔宇,蒙宣任,黎新
    受保护的技术使用者:广西电网有限责任公司电力科学研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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