【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于直流輸電，更具體地，涉及一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器及其復(fù)合供電裝置和供電方法。
技術(shù)介紹
1、換流閥作為直流輸電技術(shù)的核心設(shè)備，價(jià)格昂貴，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)保障國(guó)家能源安全意義重大。現(xiàn)階段雖有一些嵌入式換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器解決方案，但是傳感器的持續(xù)穩(wěn)定供電仍是當(dāng)前換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。
2、目前，狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器通常采用鋰電池供能，然而鋰電池隨著電量耗盡，需要將換流閥停運(yùn)以更換鋰電池，產(chǎn)生巨大的人力和物力成本，且鋰電池在換流閥強(qiáng)電磁環(huán)境下的工作可靠性還有待驗(yàn)證。利用晶閘管級(jí)阻容緩沖電路為傳感器提供電能可實(shí)現(xiàn)能量的持續(xù)供給，但這將會(huì)改變換流閥系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主電路電氣參數(shù)需要重新校核，工作量巨大，對(duì)換流閥的安全穩(wěn)定運(yùn)行存在一定的隱患。
3、目前，針對(duì)換流閥運(yùn)行過(guò)程中的能量收集已有相關(guān)機(jī)構(gòu)開(kāi)展傳感器自供能技術(shù)研究，包括溫差取能、磁場(chǎng)取能等，但在供能的穩(wěn)定性及持續(xù)性方面仍存在問(wèn)題。溫差取能受制于熱電材料的性能，一般取能輸出效率較低，對(duì)換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器的供電能力還有待提高；工頻磁場(chǎng)取能裝置一般只能安裝在換流閥母排表面或其周?chē)ゎl磁場(chǎng)強(qiáng)度較大的位置，且其具有較強(qiáng)的方向性，對(duì)安裝要求較高。
4、現(xiàn)有技術(shù)文件1(cn115371840a)提出了一種電力設(shè)備接頭溫度監(jiān)測(cè)傳感器及其磁場(chǎng)溫差取能方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電力溫度傳感器的供電，但是其磁場(chǎng)取能部分主要面向侵入式工頻磁場(chǎng)取能，在換流閥內(nèi)部等狹小空間下的非侵入式寬頻磁場(chǎng)取能能力不足。
5、現(xiàn)有技術(shù)文件2(cn113567007a)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置及方法，面向換流閥運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的豐富的溫差及寬頻電磁場(chǎng)能量，通過(guò)高效率溫差取能技術(shù)和空間寬頻磁場(chǎng)取能技術(shù)耦合，增加了電源管理電路的能量來(lái)源，提高了傳感器供能持續(xù)性和穩(wěn)定性，擴(kuò)大了磁場(chǎng)能量收集的頻率范圍和空間范圍，拓寬了換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)范圍。
2、本專(zhuān)利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案。
3、本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面提供了一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，
4、所述裝置包括溫差取能模塊、電源管理模塊及空間磁場(chǎng)取能模塊，其中：
5、溫差取能模塊和空間磁場(chǎng)取能模塊分別與電源管理模塊連接；
6、所述溫差取能模塊部署在換流閥發(fā)熱處，采集換流閥溫差能量并輸出直流電至所述電源管理模塊；所述空間磁場(chǎng)取能模塊包括多層平面線圈，采集換流閥空間寬頻磁場(chǎng)能量并輸出交流電至所述電源管理模塊；所述電源管理模塊用于電能收集和充放電管理，向狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器供電。
7、可選的，所述溫差取能模塊包括：cu集熱板、溫差發(fā)電陣列和鰭片散熱器；cu集熱板和鰭片散熱器分別與溫差發(fā)電陣列連接；所述cu集熱板部署于換流閥發(fā)熱位置，所述溫差發(fā)電陣列的熱端通過(guò)cu集熱板與換流閥熱源接觸，溫差發(fā)電陣列的冷端通過(guò)鰭片散熱器與空氣換熱，從而產(chǎn)生溫差環(huán)境，所述溫差發(fā)電陣列產(chǎn)生直流電能輸出至電源管理模塊。
8、可選的，所述空間磁場(chǎng)取能模塊包括工形磁芯、多層平面線圈及柔性基板；所述空間磁場(chǎng)取能模塊的多層平面線圈布設(shè)于中心開(kāi)口的柔性基板上，工形磁芯穿過(guò)柔性基板中間開(kāi)口部分，所述多層平面線圈產(chǎn)生交流電能輸出至電源管理模塊。
9、可選的，所述電源管理模塊包括磁場(chǎng)取能功率跟蹤單元、溫差取能功率跟蹤單元、整流單元、儲(chǔ)能單元、放電控制單元及dc/dc轉(zhuǎn)換單元；磁場(chǎng)取能功率跟蹤單元連接至整流單元，整流單元連接至儲(chǔ)能單元；溫差取能功率跟蹤單元與儲(chǔ)能單元直接連接；儲(chǔ)能單元與放電控制單元連接，放電控制單元與dc/dc轉(zhuǎn)換單元連接；所述磁場(chǎng)取能功率跟蹤單元用于處理空間磁場(chǎng)取能模塊的交流電輸出，交流電經(jīng)整流單元整流變換后通過(guò)直流形式輸入儲(chǔ)能單元；所述溫差取能功率跟蹤單元用于處理溫差取能模塊的直流電輸出，通過(guò)直流形式輸入儲(chǔ)能單元；所述放電控制單元用于控制放電，dc-dc轉(zhuǎn)換單元將放電控制單元輸出的電壓進(jìn)行變化。
10、本專(zhuān)利技術(shù)第二方面提供一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，與本專(zhuān)利技術(shù)第一方面所述的換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置相連接，所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器包括電源接口、控制單元、狀態(tài)感知單元、a/d轉(zhuǎn)換單元及無(wú)線通信單元；所述電源接口與所述電源管理模塊的輸出接口相連接，由復(fù)合供電裝置為所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器供電；狀態(tài)感知單元、a/d轉(zhuǎn)換單元及無(wú)線通信單元分別與控制單元連接，狀態(tài)感知單元與a/d轉(zhuǎn)換單元連接，a/d轉(zhuǎn)換單元與無(wú)線通信單元連接；所述控制單元控制狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器各單元的工作，狀態(tài)感知單元將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，a/d轉(zhuǎn)換單元用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，無(wú)線通信單元用于將換流閥狀態(tài)數(shù)據(jù)信息無(wú)線發(fā)送至監(jiān)測(cè)主站。
11、本專(zhuān)利技術(shù)第三方面提供一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電方法，應(yīng)用于上述換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，所述方法包括：
12、在換流閥發(fā)熱處采集換流閥的溫差能量并轉(zhuǎn)化為直流電輸出，在換流閥任意位置采集換流閥的空間寬頻磁場(chǎng)能量并轉(zhuǎn)化為交流電輸出；
13、對(duì)所述直流電輸出和交流電輸出做相應(yīng)的整流變換，使這些電能均以直流電形式輸入能量管理單元，進(jìn)而為狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器供電。
14、可選的，所述采集換流閥溫差能量并轉(zhuǎn)化為電能具體包括：
15、將溫差取能模塊的cu集熱板部署在換流閥發(fā)熱位置，使溫差發(fā)電陣列的熱端通過(guò)cu集熱板與換流閥熱源接觸，溫差發(fā)電陣列的冷端通過(guò)鰭片散熱器與空氣換熱，產(chǎn)生溫差環(huán)境，進(jìn)而產(chǎn)生直流電能輸出。
16、可選的，所述采集換流閥空間寬頻磁場(chǎng)能量并轉(zhuǎn)化為電能具體包括：
17、通過(guò)空間磁場(chǎng)取能模塊采集換流閥空間寬頻磁場(chǎng)能量并轉(zhuǎn)化為電能；
18、空間磁場(chǎng)取能模塊的多層平面線圈布設(shè)于中心開(kāi)口的柔性基板上，工形磁芯穿過(guò)柔性基板中間開(kāi)口部分；
19、所述多層平面線圈收集換流閥的空間磁場(chǎng)能量并產(chǎn)生交流電能輸出。
20、可選的，所述方法還包括：
21、在采集溫差能量和空間寬頻磁場(chǎng)能量并轉(zhuǎn)化為電能輸出時(shí)，利用功率跟蹤算法優(yōu)化其輸出功率。
22、可選的，所述多層平面線圈的規(guī)格不一致，其規(guī)格根據(jù)換流閥不同空間磁場(chǎng)頻率區(qū)間進(jìn)行差異化匹配。
23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果至少包括：
24、1、通過(guò)換流閥溫差取能模塊和空間磁場(chǎng)取能模塊高效耦合，實(shí)現(xiàn)換流閥環(huán)境能量收集效率的提高，從而保障換流閥監(jiān)測(cè)傳感器供能的持續(xù)性和穩(wěn)定性；
25、2、空間寬頻磁場(chǎng)取能模塊通過(guò)多層平面線圈設(shè)計(jì)，對(duì)換流閥環(huán)境下豐富的寬頻磁場(chǎng)能本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
5.一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，與權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)所述的復(fù)合供電裝置相連接，其特征在于：
6.一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電方法，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電方法，其特征在于：
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電方法，其特征在于：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電方法，其特征在于：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器復(fù)合供電裝置，其特征在于：
5.一種換流閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，與權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)所述的復(fù)合供電裝置相連接，其特征在于：
6.一種換流...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾鵬飛，黃輝，李春龍，梁云，高志東，蘭天，鄧輝，孫曉艷，田文鋒，陳堃，胡興洋，張隆恩，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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