[实用新型]一种基于磁场隔离的高压阻隔供电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高低压配电控制领域，尤其涉及一种基于磁场隔离的高压阻隔供电装置。

背景技术

随着电网容量的不断增加，高压设备在电网中应用越来越多，比如高压开关柜，干式变压器，箱式变电站等等。高压设备的可靠性是电网可靠运行的重要保障。设备运行监控后台能够监测采集必须的信息，通过远程通讯，及时把设备的运行状态反馈给设备管理员，设备管理员根据监控后台的反馈信息，可以及时安排检修，避免恶性事故，减小电网停电风险。

监控后台可以监控设备运行电压，电流，功率，温度等信息，一般来说，传感器采集相应信息是很容易的事，但是在高压环境下，由于绝缘安全的限制，传感器供电的获得是一个困难的事情。

如图1所示，一种高压设备的功能示意图，高低压仓室是严格区分的，维护人员的操作仓室也是单独隔开。低压室的电不能直接供给高压室的部件使用，如果高压室的控制电直接从低压室取，在单一故障条件下，有可能会使低压室绝缘失效，造成设备损坏甚至是人身伤害。因此，高压室的供电必须由独立的电源来完成。

对于高压室的供电电源，现有解决方案主要包括有电池供电和电流互感(CT)供电。

一、电池供电方案

高压设备由于其很强的绝缘安全考虑，会严格区分高压室和低压室，操作员操作的仓室也会单独划分，它是一个电气安全的仓室。高压设备的电压，电流以及温度等传感器都是放在高压室，直接测量相关物理量。出于安全的考虑，高压仓的传感器供电不能直接从低压室取，以保持严格而清晰的绝缘间距；为此，需要在高压室设置独立的供电电源，如图2所示，而电池便是其中一种能量的来源，电池通过相应的升压或者降压电路，或者直接对各传感器供电。

但是电池供电存在以下缺点：

1.由于高压设备使用环境是非空调环境，内部环境温度随本身负载和应用环境(如海拔，维度，季节等)会产生很大的浮动，容易导致电池过早失效，导致传感器电路失效；

2.由于电池的容量有限，为了尽量延长电池寿命，采取了很多低功耗的措施，大大降低了采样的实时性，不利于及时发现故障；

3.电池的寿命相对不确定，会增加巡视工作量，增加了高压设备管理成本，与“免维护”的发展趋势不相符。

二、电流互感(CT)供电

电流互感供电，其实现原理如下：

根据法拉第电磁感应定律，铜排上流过的交变电流会产生交变的磁场，在高压母排上套一个取能线圈，如图3所示，将交变的磁场转换成交变电压，然后通过整流电路，变成直流电，给传感器供电。

电流互感供电也存在以下不足：

1.对于大容量的设备，母排的电流可能从0A变化到几千安培，CT无法在全电流范围内提供足够的能量去维持传感器的消耗；

2.在全电流范围内，CT取能线圈上感应到的电压差异很大，整流电路设计很困难；

3.此方案不适用于高压直流输电，因为直流电不能产生交变磁场。

实用新型内容

鉴于上述电池供电和CT供电所存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于磁场隔离的高压阻隔供电装置。

本实用新型公开了一种基于磁场隔离的高压阻隔供电装置，该供电装置包括无线充电发射端变换器、无线充电发射线圈、无线充电接收线圈及无线充电接收端变换器。无线充电发射线圈与所述无线充电发射端变换器相连。无线充电接收线圈，用于与所述无线充电发射线圈耦合。无线充电接收端变换器，与所述无线充电接收线圈相连。其中，所述无线充电发射端变换器置于低压配电区，所述无线充电接收端变换器置于高压供电区，所述无线充电发射端变换器与所述无线充电接收端变换器之间有高低压仓隔板进行隔离。

优选地，所述无线充电发射端变换器发射短脉冲，并通过所述短脉冲检测所述无线充电接收端是否放置在充电区域，如果检测到所述无线充电接收端，则所述无线充电发射端变换器进入充电模式。

优选地，所述无线充电发射端变换器包括四个采用桥式电路连接的MOS管Q21、MOS管Q22、MOS管Q23和MOS管Q24、谐振电容C21、以及母线电容C22；MOS管Q22和MOS管Q24的漏极管脚连接后与母线电容C22一端电连接，且MOS管Q22和MOS管Q24的漏极管脚通过电阻R接地；MOS管Q21和MOS管Q23的源极管脚连接后与母线电容C22的另一端电连接；MOS管Q21与MOS管Q22的桥式电路连接点通过谐振电容C21及所述无线充电发射端线圈与MOS管Q22与MOS管Q24的桥式电路连接点连接。