專利名稱：從高壓側(cè)感應(yīng)取電的電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種能從高壓測(cè)上通過非接觸方式感應(yīng)取電的電源裝置，可為安裝在高壓輸電線路上或高壓開關(guān)柜中的監(jiān)測(cè)裝置提供低壓電源。
背景技術(shù)：
智能電網(wǎng)的發(fā)展要求在高壓輸電線路上或高壓開關(guān)柜中，添加用于監(jiān)測(cè)的輔助裝置來提高輸變電的狀態(tài)監(jiān)測(cè)能力，這些輔助裝置長(zhǎng)期處于高壓環(huán)境中，安裝位置也較為苛刻，電源提供不易。目前，輔助裝置常用的供電方式有太陽能電池和感應(yīng)取電電源兩種。太陽能電池成本高、體積大、安裝位置受限、功率不穩(wěn)定、使用不方便。感應(yīng)取電電源利用電磁感應(yīng)原理和磁飽和技術(shù)，通過電流互感器(CT)感應(yīng)高壓側(cè)的電流來獲取電能，具有成本低、體積小、安裝靈活、輸出穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。相比太陽能電池，感應(yīng)取電電源更加適合為輸變電監(jiān)測(cè)輔助裝置供電。但磁飽和技術(shù)導(dǎo)致CT的交流輸出存在較高的電壓尖峰，電壓尖峰會(huì)損毀電源內(nèi)部器件。申請(qǐng)?zhí)枮?01010134788. 7，名稱為“用于高壓輸電線路上的感應(yīng)取電裝置”中國發(fā)明專利申請(qǐng)和申請(qǐng)?zhí)枮?01010002539. 2，名稱為“電力隧道電纜非接觸式感應(yīng)取電裝置”中國發(fā)明專利申請(qǐng)均設(shè)計(jì)了電壓尖峰泄放電路。泄放電路通過功率管和泄放電阻構(gòu)成，當(dāng)CT輸出電壓過高時(shí)，功率管導(dǎo)通，泄放電阻將尖峰能量吸收轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉。然而，該方法在實(shí)用中存在問題。輸電線路或高壓開關(guān)柜可能由于負(fù)荷緊張而需要過載運(yùn)行，雖然在設(shè)計(jì)電路時(shí)給電流留有一定裕量，但過載電流一旦超過規(guī)定的最大電流，CT電源會(huì)出現(xiàn)保護(hù)電路損毀故障，以致燒毀后方負(fù)載，造成巨額經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)更為合理、能實(shí)現(xiàn)非接觸方式取電的從高壓側(cè)感應(yīng)取電的電源裝置。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種從高壓側(cè)感應(yīng)取電的電源裝置，其特點(diǎn)是它包括取電模塊、電能調(diào)理模塊和智能保護(hù)模塊；
所述取電模塊含一次母線、電流互感器磁芯、二次線圈、取樣電阻、單刀雙擲繼電器；所述一次母線穿過所述電流互感器磁芯；所述二次線圈繞在所述電流互感器磁芯上，并與所述取樣電阻并聯(lián)，再與所述單刀雙擲繼電器串聯(lián)；
所述電能調(diào)理模塊含整流電路、尖端泄放電路、紋波濾除電容、穩(wěn)壓電路，各電路之間依次串聯(lián)連接；尖端泄放電路包括穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管與穩(wěn)壓管限流電阻串聯(lián)后與整流橋的直流輸出并聯(lián)，其中間并聯(lián)另一個(gè)限流電阻，該限流電阻與功率管門極相連，以控制功率管導(dǎo)通或關(guān)斷的電壓；
所述智能保護(hù)電路包括STM8單片機(jī)、RF射頻模塊和超級(jí)電容；RF射頻模塊與所述STM8單片機(jī)的UART管腳連接；超級(jí)電容并聯(lián)在STM8單片機(jī)的供電端。本發(fā)明中所述電流互感器鐵芯、二次線圈和取樣電阻將一次母線電能取出。感應(yīng)的電能經(jīng)整流電路、尖端泄放電路、紋波濾除電路和穩(wěn)壓電路調(diào)理后，得到期望的電能。所述STM8單片機(jī)是一個(gè)單片機(jī)控制模塊，可監(jiān)測(cè)尖端泄放電路的工作溫度，并預(yù)設(shè)溫度超標(biāo)閾值、恢復(fù)閾值和超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)。工作溫度超標(biāo)后，單片機(jī)控制模塊通過控制單刀雙擲繼電器斷開供電電路，直到尖端泄放電路的工作溫度進(jìn)入恢復(fù)閾值后，單刀雙擲繼電器重新接入供電電路。供電回路斷開后，單片機(jī)控制模塊由內(nèi)部超級(jí)電容供電。當(dāng)在預(yù)設(shè)超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，尖端泄放電路的工作溫度不能進(jìn)入恢復(fù)閾值時(shí)，RF射頻模塊啟動(dòng)，下發(fā)電源裝置故障命令。RF射頻模塊由單片機(jī)控制，將電源工作狀態(tài)發(fā)送至后臺(tái)主機(jī)，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控；超級(jí)電容與單片機(jī)并聯(lián)，用以在主供電回路斷開時(shí)向單片機(jī)供電。本發(fā)明從高壓側(cè)感應(yīng)取電的電源裝置技術(shù)方案中，各元器件、模塊及控制系統(tǒng)如無特別說明，均可以使用現(xiàn)有技術(shù)中公開的可適用于本發(fā)明的元器件、模塊及控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明不僅能有效的保護(hù)電源裝置及后方負(fù)載不被燒毀，還能通過RF射頻裝置對(duì)電源運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了對(duì)外部負(fù)載提供電能的安全性及穩(wěn)定性。本發(fā)明應(yīng)用前景良好，可帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是電能調(diào)理模塊的具體電路圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖，進(jìn)一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)其權(quán)利的限制。實(shí)施例1，參照?qǐng)D1-2，一種從高壓側(cè)感應(yīng)取電的電源裝置它包括取電模塊1、電能調(diào)理模塊2和智能保護(hù)模塊3 ；
所述取電模塊1含一次母線11、電流互感器磁芯12、二次線圈13、取樣電阻14、單刀雙擲繼電器15 ；所述一次母線11穿過所述電流互感器磁芯12 ；所述二次線圈13繞在所述電流互感器磁芯12上，并與所述取樣電阻14并聯(lián)，再與所述單刀雙擲繼電器15串聯(lián)；
所述電能調(diào)理模塊2含整流電路21、尖端泄放電路22、紋波濾除電容23、穩(wěn)壓電路24，各電路之間依次串聯(lián)連接；尖端泄放電路22包括穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管與穩(wěn)壓管限流電阻串聯(lián)后與整流橋的直流輸出并聯(lián)，其中間并聯(lián)另一個(gè)限流電阻，該限流電阻與功率管門極相連，以控制功率管導(dǎo)通或關(guān)斷的電壓；
所述智能保護(hù)電路3包括STM8單片機(jī)31、RF射頻模塊32和超級(jí)電容；RF射頻模塊與所述STM8單片機(jī)31的UART管腳連接；超級(jí)電容并聯(lián)在STM8單片機(jī)31的供電端。如圖1所示，一次母線11上通有幅值恒定的交流電流，線路周圍將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，并在電流互感器磁芯12上產(chǎn)生交變的磁通，這個(gè)磁通將在所述二次線圈13上感應(yīng)出交變的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流在所述取樣電阻14上成為電動(dòng)勢(shì)輸出。在所述單刀雙擲繼電器15(JQC-3F)閉合的條件下，所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)整流電路21整流后變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓。脈動(dòng)直流電壓經(jīng)所述尖端泄放電路22后，將脈動(dòng)直流的尖峰能量泄放，再經(jīng)所述紋波濾除電容23可將較大的電壓紋波濾除。最后，該電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路M后降至5. 5V，供給監(jiān)測(cè)終端使用。整個(gè)電路運(yùn)行過程中，所述單片機(jī)控制模塊31，可監(jiān)測(cè)尖端泄放電路22的工作溫度，并預(yù)設(shè)溫度超標(biāo)閾值、恢復(fù)閾值和超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)。工作溫度超標(biāo)后，所述STM8單片機(jī)31通過所述單刀雙擲繼電器15斷開供電電路，直到所述尖端泄放電路22的工作溫度進(jìn)入恢復(fù)閾值后，所述單刀雙擲繼電器15重新接入供電電路。供電斷開后，所述單片機(jī)控制模塊31由內(nèi)部超級(jí)電容供電。當(dāng)在預(yù)設(shè)超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，所述尖端泄放電路22的工作溫度不能進(jìn)入恢復(fù)閾值時(shí)，所述RF射頻模塊32啟動(dòng)，下發(fā)電源裝置故障命令。為保證一次母線電流在50A時(shí)，電源裝置可以啟動(dòng)，選擇50/60HZ硅鋼片作為電流互感器磁芯12材料，疊片系數(shù)為10，磁路半徑9mm。二次線圈13由0. 21mm漆包線繞制，一共繞制180匝。取樣電阻14(80 Ω、10w)，并聯(lián)在二次線圈的輸出端，用于將感應(yīng)交變電動(dòng)勢(shì)設(shè)定在一個(gè)合適的電壓點(diǎn)。當(dāng)單刀雙擲繼電器15閉合時(shí)，取電模塊1便將感應(yīng)電能送與后方器件。所述電能調(diào)理模塊2具體實(shí)施時(shí)，如圖2所示。取樣電阻兩端的交流電壓由整流電路WlOG變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓，回路中并聯(lián)用于保護(hù)電源模塊不受浪涌沖擊的瞬態(tài)擬制二極管D3。由于磁飽和影響，所述脈動(dòng)直流電壓會(huì)存在極大的尖峰效應(yīng)，若不處理將毀壞后端元件。當(dāng)脈動(dòng)直流尖峰高于穩(wěn)壓管Dl的穩(wěn)壓值和限流電阻R4(5. 1ΚΩ，0.5 )的壓降總和時(shí)，Dl導(dǎo)通。隨后，功率管Tl作為電源的過壓保護(hù)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，脈動(dòng)直流的尖峰能量轉(zhuǎn)移至泄放電阻Rl (50 Ω，IOw)上。電阻R3(100KQ，0. 5w)為Tl門極的限流電阻。此時(shí)，濾波電容Cl (IOOOuF)可將電壓紋波濾除，得到平穩(wěn)直流電壓。所述平穩(wěn)直流電壓，經(jīng)由LM2575芯片、Ll (330H)、二極管D4構(gòu)成的穩(wěn)壓電路后降至5. 5V，供給后方負(fù)載使用。電容C2(330uF)是穩(wěn)壓電路輸出端的濾波電容。所述智能保護(hù)模塊3中，控制模塊選用STM8單片機(jī)31 ；STM8單片機(jī)31電源輸入為電能調(diào)理模塊2的輸出；當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí)，STM8單片機(jī)31通過PGO管腳將單刀雙擲繼電器15(JQC-3F)擲于使電路斷開的檔位，直到溫度恢復(fù)正常后，才將單刀雙擲繼電器15 (JQC-3F)重新接入；超級(jí)電容在主供電回路斷開時(shí)向STM8單片機(jī)31供電。所述超級(jí)電容的容量需保證STM8單片機(jī)在主電路斷電后的5分鐘內(nèi)能進(jìn)行尖端泄放電路的溫度檢測(cè)，并在溫度進(jìn)入恢復(fù)閾值時(shí)，控制單刀雙擲繼電器15 (JQC-3F)重新接入供電回路。為節(jié)省超級(jí)電容存儲(chǔ)電量，所述STM8單片機(jī)處于活躍停機(jī)模式，僅在測(cè)量溫度時(shí)才啟動(dòng)。在電容供電起第5分鐘后，若尖端泄放電路溫度仍不能下降到恢復(fù)閾值，所述RF射頻模塊32由睡眠模式進(jìn)入發(fā)射模式，可利用ZigBee協(xié)議上傳電源模塊故障數(shù)據(jù)至后臺(tái)主機(jī)，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控；在所述RF射頻模塊32中，RF芯片可選取SI4432。
權(quán)利要求
1. 一種從高壓側(cè)感應(yīng)取電的電源裝置，其特征在于它包括取電模塊、電能調(diào)理模塊和智能保護(hù)模塊；所述取電模塊含一次母線、電流互感器磁芯、二次線圈、取樣電阻、單刀雙擲繼電器；所述一次母線穿過所述電流互感器磁芯；所述二次線圈繞在所述電流互感器磁芯上，并與所述取樣電阻并聯(lián)，再與所述單刀雙擲繼電器串聯(lián)；所述電能調(diào)理模塊含整流電路、尖端泄放電路、紋波濾除電容、穩(wěn)壓電路，各電路之間依次串聯(lián)連接；尖端泄放電路包括穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管與穩(wěn)壓管限流電阻串聯(lián)后與整流橋的直流輸出并聯(lián)，其中間并聯(lián)另一個(gè)限流電阻，該限流電阻與功率管門極相連，以控制功率管導(dǎo)通或關(guān)斷的電壓；所述智能保護(hù)電路包括STM8單片機(jī)、RF射頻模塊和超級(jí)電容；RF射頻模塊與所述STM8單片機(jī)的UART管腳連接；超級(jí)電容并聯(lián)在STM8單片機(jī)的供電端。
全文摘要
本發(fā)明涉及電工領(lǐng)域，具體是一種從高壓側(cè)感應(yīng)取電的電源裝置，可為安裝在高壓輸電線路上或高壓開關(guān)柜中的監(jiān)測(cè)裝置提供低壓電源。它結(jié)構(gòu)包括取電模塊、電能調(diào)理模塊、智能保護(hù)模塊；所述取電模塊含一次母線、電流互感器磁芯、二次線圈、取樣電阻、單刀雙擲繼電器；所述電能調(diào)理模塊含整流電路、尖端泄放電路、紋波濾除電容、穩(wěn)壓電路；所述智能保護(hù)模塊含STM8單片機(jī)、RF射頻模塊和超級(jí)電容。本發(fā)明帶有保護(hù)功能和智能監(jiān)控功能，不僅能有效的保護(hù)電源裝置及后方負(fù)載不被燒毀，還能通過RF射頻模塊對(duì)電源運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了對(duì)外部負(fù)載提供電能的安全性及穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102570855SQ20111033119
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者吳軍基, 應(yīng)展烽, 朱立位, 王萬純, 衡思坤, 郭昊坤, 陳耀慧, 陳運(yùn)運(yùn) 申請(qǐng)人:江蘇省電力公司連云港供電公司