基于電流感應(yīng)電源的自供電保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于電流感應(yīng)電源的自供電保護(hù)裝置，涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，能夠在外部不加任何輔助工作電源情況下工作。本實(shí)用新型提供的裝置包括：高壓CT輸入回路、交流信號(hào)處理回路、CPU模塊回路、電源調(diào)理回路、開關(guān)量采集回路、輸出控制回路、MMI人機(jī)界面組合模塊和通訊接口模塊，其中，所述高壓CT輸入回路具有兩組輸出，其中一路輸出為交流采樣信號(hào)輸出，與所述交流信號(hào)處理回路相連；另一路輸出為取能輸出，與所述電源調(diào)理回路相連。本實(shí)用新型實(shí)施例主要用于開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜和柱上開關(guān)，無需外部提供輔助電源。
【專利說明】基于電流感應(yīng)電源的自供電保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種基于電流感應(yīng)電源的自供電保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展的需要，10KV、6KV電壓等級(jí)的高壓開關(guān)柜或環(huán)網(wǎng)柜均裝設(shè)有綜合保護(hù)裝置，現(xiàn)有技術(shù)提供的各種綜合保護(hù)裝置需要外接提供直流220V或交流220V作為其工作電源，為滿足這一需求，要設(shè)計(jì)安裝直流屏或者滿足功率需要的不間斷電源(Uninterruptible Power Supply,簡稱UPS),造成資金及占地的浪費(fèi)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于電流感應(yīng)電源(CT取電)的自供電保護(hù)裝置，利用具有雙繞組輸出的CT，一組輸出提供二次交流采樣信號(hào)，另一組輸出提供電源所需的能量，在外部不加任何輔助工作電源情況下即可工作，同時(shí)也區(qū)別于現(xiàn)有自供電保護(hù)裝置需要單獨(dú)使用取能CT局限。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種基于電流感應(yīng)電源的自供電保護(hù)裝置，包括:
[0005]高壓CT輸入回路、交流信號(hào)處理回路、CPU模塊回路、電源調(diào)理回路、開關(guān)量采集回路、輸出控制回路、麗I人機(jī)界面組合模塊和通訊接口模塊，其中，所述高壓CT輸入回路具有兩組輸出，其中一路輸出為交流采樣信號(hào)輸出，與所述交流信號(hào)處理回路相連；另一路輸出為取能輸出，與所述電源調(diào)理回路相連。
[0006]所述電源調(diào)理回路包括:整流及高壓泄放回路、儲(chǔ)能控制回路和高頻開關(guān)電源回路，其中，所述高頻開關(guān)電源回路有兩組輸出，一組輸出5V，為所述CPU模塊回路提供工作電源；另一組輸出為24V，為所述開關(guān)量采集回路提供電源，所述儲(chǔ)能控制回路為所述輸出控制回路提供能量。
[0007]所述高壓CT輸入回路具有雙繞組輸出，輸出的交流采樣信號(hào)與取能輸出相互獨(dú)立，當(dāng)所述高壓CT輸入回路中的一次電流達(dá)到4A，CT輸出提供2W的輸出功率。
[0008]所述儲(chǔ)能控制回路采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能介質(zhì)。
[0009]所述MMI人機(jī)界面組合模塊包括:薄膜按鍵、IXD液晶模塊和LED指示燈，其中，薄膜按鍵耐受IV級(jí)的靜電干擾，LED指示燈由運(yùn)行燈、告警燈、異常燈、保護(hù)動(dòng)作指示燈、通訊狀態(tài)燈組成。
[0010]所述通訊接口模塊包括CAN-BUS和RS485兩種通信模式，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
[0011]所述CPU模塊回路采用可充電鋰電池作為CPU的后備電源。
[0012]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0013]上述方案中，采用具有兩組輸出的CT完成自供電保護(hù)裝置，且只要系統(tǒng)一次側(cè)負(fù)荷電流達(dá)到4A，即可保證裝置正常運(yùn)行，區(qū)別于現(xiàn)有的自供電保護(hù)裝置，由于常規(guī)的CT其二次側(cè)輸出為保護(hù)及測控裝置提供交流采樣信號(hào)，沒有足夠的輸出功率，現(xiàn)有的自供電保護(hù)裝置往往采取單獨(dú)加裝取能CT的方式解決供電問題的方式，本方案無需再配置直流屏、UPS等外部工作供電設(shè)備，簡化了對(duì)現(xiàn)場工作電源的要求大大減低的成本投入。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中基于電流感應(yīng)電源的自供電保護(hù)裝置的功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015][主要元件符號(hào)說明]
[0016]I一高壓CT輸入回路；
[0017]2—交流信號(hào)處理回路；
[0018]3 — CPU模塊回路；
[0019]4 一電源調(diào)理回路；
[0020]5一開關(guān)量米集回路；
[0021]6—輸出控制回路；
[0022]7—麗I人機(jī)界面組合模塊；
[0023]8—通訊接口模塊；
[0024]41 一整流及高壓泄放回路；
[0025]42—儲(chǔ)能控制回路；
[0026]43—高頻開關(guān)電源回路。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的綜合保護(hù)裝置需要外接提供直流220V或交流220V作為其工作電源，造成資金及占地的浪費(fèi)的問題，提供一種基于電流感應(yīng)電源(CT取電)的自供電保護(hù)裝置。
[0029]本實(shí)用新型式適用于10KV、6KV、3KV電壓等級(jí)的配電線路的自供電保護(hù)裝置，如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的基于電流感應(yīng)電源(CT取電)的自供電保護(hù)裝置，包括:高壓CT輸入回路1、交流信號(hào)處理回路2、CPU模塊回路3、電源調(diào)理回路4、開關(guān)量采集回路5、輸出控制回路6、MMI人機(jī)界面組合模塊7和通訊接口模塊8，其中，所述高壓CT輸入回路I是具有兩組輸出的CT回路，其中一路輸出為交流采樣信號(hào)輸出，與所述交流信號(hào)處理回路相連；另一路輸出為取能輸出，與所述電源調(diào)理回路4相連。
[0030]由于常規(guī)的電流感應(yīng)電源(CT取電)的二次輸出主要為保護(hù)裝置以及測控裝置提供交流采樣信號(hào)，所以目前所有的自供電保護(hù)裝置，都是專門另加一套取能CT以提供電源所需能量。本實(shí)施例提供的基于電流感應(yīng)電源(CT取電)的自供電保護(hù)裝置是利用具備雙繞組輸出的CT來設(shè)計(jì)的自供電保護(hù)裝置，其雙繞組輸出的CT其一組輸出提供交流采樣信號(hào)，另一組輸出提供電源所需能量，在外部不加任何輔助工作電源情況下即可工作，同時(shí)也區(qū)別于現(xiàn)有自供電保護(hù)裝置需要單獨(dú)使用取能CT局限。
[0031]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型裝置專門設(shè)計(jì)有電源調(diào)理回路4，該電源調(diào)理回路4包括:整流及高壓泄放回路41、儲(chǔ)能控制回路42和高頻開關(guān)電源回路43，其中，整流及高壓泄放回路41對(duì)高壓CT輸入回路I的取能繞組輸出進(jìn)行整流濾波，輸出過高時(shí)采取高壓泄放和鉗位，以保證裝置所需要的正常工作電源。所述高頻開關(guān)電源回路43有兩組輸出，一組輸出直流5V，為所述CPU模塊回路3提供工作電源；另一組輸出為24V，為所述開關(guān)量采集回路5提供電源，所述儲(chǔ)能控制回路42為所述輸出控制回路6提供能量。在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，儲(chǔ)能控制回路42采用1500uF/250V的超級(jí)電容作為儲(chǔ)能介質(zhì)，只要系統(tǒng)有電且高壓回路中的一次電流達(dá)到4A，儲(chǔ)能控制回路42則會(huì)對(duì)超級(jí)電容快速充電，并保證電容電壓達(dá)到220V且不超過230V，為斷路器跳閘提供能量。
[0032]進(jìn)一步地，本裝置的高壓CT輸入回路I具有雙繞組輸出一組為交流采樣信號(hào)，一組輸出為取能輸出，兩組輸出相互獨(dú)立，當(dāng)所述高壓CT輸入回路I中的一次電流達(dá)到4A，CT輸出提供2W的輸出功率。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，只要高壓CT輸入回路I中的一次電流達(dá)到4A，CT輸出即可提供2W的輸出，供自供電保護(hù)裝置工作。而現(xiàn)有技術(shù)提供的自供電保護(hù)裝置則需要單獨(dú)的取能CT，且往往跟系統(tǒng)的額定電流有關(guān)，比如高壓CT輸入回路中電流達(dá)到額定電流的10%以上，保護(hù)裝置才能工作。
[0033]進(jìn)一步地，本實(shí)施例的自供電保護(hù)裝置，其MMI人機(jī)界面組合模塊8包括:薄膜按鍵、LCD液晶模塊和LED指示燈，其中，薄膜按鍵耐受IV級(jí)的靜電干擾，LED指示燈由運(yùn)行燈、告警燈、異常燈、保護(hù)動(dòng)作指示燈、通訊狀態(tài)燈組成。
[0034]MMI人機(jī)界面組合模塊7中的IXD液晶顯示模塊為漢字顯示，可以查看實(shí)時(shí)測的電流值，開關(guān)量輸入的狀態(tài)，查看故障報(bào)告記錄；可以設(shè)定保護(hù)定值，時(shí)間定值參數(shù)，可以選擇設(shè)定通訊方式和通訊速率。LED指示燈有運(yùn)行燈、告警燈、異常燈、保護(hù)動(dòng)作指示燈、通訊狀態(tài)燈。其中運(yùn)行燈以500毫秒的頻率閃爍，指示CPU為正常的工作狀態(tài)；告警燈指示類似過負(fù)荷告警及非電量輸入的告警信息；異常燈當(dāng)裝置自檢發(fā)現(xiàn)異常時(shí)點(diǎn)亮，提示用戶裝置可能有故障隱患，應(yīng)及時(shí)排查；保護(hù)動(dòng)作指示燈當(dāng)有保護(hù)事件發(fā)生時(shí)點(diǎn)亮，此時(shí)可通過LCD顯示查詢具體的故障信息。通訊狀態(tài)燈則當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)會(huì)不停閃爍，沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)處于熄滅狀態(tài)。
[0035]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型裝置設(shè)計(jì)有通訊接口模塊7，該通訊接口模塊7包括CAN-BUS和RS485兩種通信模式，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。可與上位機(jī)通訊，可上傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可接收上位機(jī)下發(fā)的控制命令實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方分閘、合閘操作和遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值的操作。CAN-BUS采用TI公司的CAN收發(fā)器SN65HVD231，該芯片工作電源為3.3V，具有典型的40nA低電流休眠模式，通訊協(xié)議方式采用標(biāo)準(zhǔn)的CAN2.0B協(xié)議，通訊速率500KBPS。RS485的通訊方式則采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議，通訊速率為9600BPS。
[0036]本實(shí)用新型裝置的CPU模塊回路3采用STM32F-103VBT6的低功耗32位微處理器作為核心，用可充電鋰電池作為CPU的后備電源，當(dāng)高壓線路停電后，CPU可以充電鋰電池為后備電源，轉(zhuǎn)入低功耗狀態(tài)工作。利用STM32F-103VBT6內(nèi)部的12為A/D同時(shí)對(duì)四路電流信號(hào)(la、lb、Ic、10)進(jìn)行采樣，采樣中斷利用DMA模式，32點(diǎn)采樣，采用差分的全波傅氏算法計(jì)算采集的電流量以實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)、速斷保護(hù)、過負(fù)荷、過流反時(shí)限、零序過流及零序反時(shí)限等保護(hù)。
[0037]具體地，CPU模塊回路3與交流信號(hào)處理回路2相連，利用CPU內(nèi)部的12位A/D，采樣中斷采取DMA方式，采樣并處理計(jì)算交流信號(hào)；CPU模塊回路3與開關(guān)量采集回路5相連，采集開關(guān)量狀態(tài)；CPU模塊回路3與開關(guān)量采集回路5相連，采集開關(guān)量狀態(tài)。CPU模塊回路3與輸出控制回路6相連，CPU發(fā)出合閘或者分閘命令給輸出控制回路6，使其完成相應(yīng)的動(dòng)作。CPU模塊回路3與通信接口模塊8相連，實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)并接收下發(fā)的有關(guān)命令以實(shí)現(xiàn)對(duì)外通訊。CPU模塊回路3與MMI人機(jī)界面組合模塊7相連，可在裝置本身顯示查看數(shù)據(jù)，設(shè)定有關(guān)參數(shù)，調(diào)閱故障記錄。
[0038]本實(shí)施例提供的基于電流感應(yīng)電源(CT取電)的自供電保護(hù)裝置，采用具有兩組輸出的CT完成自供電保護(hù)裝置，且只要系統(tǒng)一次側(cè)負(fù)荷電流達(dá)到4A，即可保證裝置正常運(yùn)行，區(qū)別于現(xiàn)有的自供電保護(hù)裝置，由于常規(guī)的CT其二次側(cè)輸出為保護(hù)及測控裝置提供交流采樣信號(hào)，沒有足夠的輸出功率，現(xiàn)有的自供電保護(hù)裝置往往采取單獨(dú)加裝取能CT的方式解決供電問題，無需再配置直流屏、UPS等外部工作供電設(shè)備，簡化了對(duì)現(xiàn)場工作電源的要求大大減低的成本投入。
[0039]實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜，柱上開關(guān)，無需外部提供輔助電源。
[0040]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電流感應(yīng)電源的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，包括: 高壓CT輸入回路、交流信號(hào)處理回路、CPU模塊回路、電源調(diào)理回路、開關(guān)量采集回路、輸出控制回路、MMI人機(jī)界面組合模塊和通訊接口模塊，其中，所述高壓CT輸入回路具有兩組輸出，其中一路輸出為交流采樣信號(hào)輸出，與所述交流信號(hào)處理回路相連；另一路輸出為取能輸出，與所述電源調(diào)理回路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于， 所述電源調(diào)理回路包括:整流及高壓泄放回路、儲(chǔ)能控制回路和高頻開關(guān)電源回路，其中，所述高頻開關(guān)電源回路有兩組輸出，一組輸出5V，為所述CPU模塊回路提供工作電源；另一組輸出為24V，為所述開關(guān)量采集回路提供電源，所述儲(chǔ)能控制回路為所述輸出控制回路提供能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于， 所述高壓CT輸入回路具有雙繞組輸出，輸出的交流采樣信號(hào)與取能輸出相互獨(dú)立，當(dāng)所述高壓CT輸入回路中的一次電流達(dá)到4A，CT輸出提供2W的輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于， 所述儲(chǔ)能控制回路采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于， 所述MMI人機(jī)界面組合模塊包括:薄膜按鍵、LCD液晶模塊和LED指示燈，其中，薄膜按鍵耐受IV級(jí)的靜電干擾，LED指示燈由運(yùn)行燈、告警燈、異常燈、保護(hù)動(dòng)作指示燈、通訊狀態(tài)燈組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于， 所述通訊接口模塊包括CAN-BUS和RS485兩種通信模式，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于， 所述CPU模塊回路采用可充電鋰電池作為CPU的后備電源。
【文檔編號(hào)】H02H1/06GK203562843SQ201320699634
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】劉建敏, 高云飛, 宋吉碩, 彭建華 申請(qǐng)人:北京安通尼電子技術(shù)有限公司