一種基于電容分壓的高壓取電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電源技術領域，更具體地說，是涉及一種能夠從高壓側取電作為動力電源的基于電容分壓技術的高壓取電裝置。
【背景技術】
[0002]常見的高壓取電方法有電流互感器取電、電壓互感器取電。電流互感器取電需要在互感器二次側串聯(lián)阻抗才能獲取電壓和電能，阻抗上的電壓與一次電流成正比，因此基于電流互感器取電技術的電源不容易實現(xiàn)穩(wěn)壓。電壓互感器主要有電磁式電壓互感器和電容電壓互感器，電磁式電壓互感器體積大，安裝不方便，而且成本高。電容電壓互感器主要由電容分壓器和中壓變壓器組成，是由串聯(lián)電容器抽取電壓，再經(jīng)變壓器變壓作為計量、繼電保護等的電壓源，取電電路會對電容分壓比產(chǎn)生影響，影響測量的精確度，且?guī)лd能力有限，取電能力受限制。此外，傳統(tǒng)的電容式電壓互感器的非線性阻抗和固有的電容有時會在電容式電壓互感器內(nèi)引起鐵磁諧振，因而需要用阻尼裝置抑制諧振，為了提高帶載能力，降低繼電器等負載對測量的影響，中壓變壓器輸入端還需要串補償電抗器，增加了互感器的復雜程度。
[0003]智能電網(wǎng)建立在集成的、高速的雙向通信網(wǎng)絡基礎之上，其運行需要實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括各種電力設備的運行狀況，然后反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)做出分析后發(fā)出指令以實現(xiàn)智能運行。智能電器作為智能電網(wǎng)的一部分，其運行狀態(tài)的反饋以及控制電路都需要電源驅動，電源電壓小到幾伏，大到幾十伏，不能直接利用高壓交流電。正如前文所述，電器設備的控制和通信所需電能若通過互感器二次繞組取電，則由于互感器帶載能力有限，負載變化對測量精度產(chǎn)生很大影響，并且電網(wǎng)停電時無法進行取電。若以蓄電池作為儲能裝置，將取得的電能存儲到蓄電池，作為斷電時驅動通信和控制電路電壓源，則由于蓄電池容量小，長期浮充會大大縮短蓄電池的使用壽命。此外，對于某些開關電器需要電機帶動操動機構來完成分合閘，顯然一般的互感器是無法滿足電機啟動時的負載要求。
[0004]本發(fā)明克服傳統(tǒng)取電方式的不足，通過電容分壓從高壓母線取電，并將電能存儲到超級電容中，不僅能為通信、檢測、保護和控制電路提供電源，同時也可以作為電機的動力電源，大大提高了帶載能力。本發(fā)明綜合考慮各方面因素，設計了一種電容分壓取電裝置，通過電容和變壓器串聯(lián)配合來實現(xiàn)高壓取電功能，將取得的電能存儲到超級電容器組中，再由超級電容器組為負載供電，這樣的取電方式不會影響測量回路，取電功率大，鐵磁諧振小，安全可靠，且超級電容器組充放電速度快，帶載能力強，壽命長。不僅可以在相對地之間取電，還可以在相間取電，為高壓側設備供電。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可為通信、控制、繼電保護以及電機等電路系統(tǒng)供電的電源裝置，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的解決方案如圖1所示。
[0006]本發(fā)明的技術方案:
[0007]一種基于電容分壓的高壓取電裝置，提出了一種獨立的高壓取電裝置，將取電和測量分開，不用考慮超級電容充電對測量的影響，既保證了測量精度又保證了電容充電速度。包括高壓取電電容1、氧化鋅避雷器2、變壓器3、分壓電容4、匹配電抗器5、交直流轉換電源模塊6、超級電容器組7負載8和高電壓；取電回路中，高壓取電電容I的一端連接高電壓一側9，另一端連接氧化鋅避雷器2—端；氧化鋅避雷器2的另一端連接高電壓另一側10 ;變壓器3的一次側繞組與氧化鋅避雷器2并聯(lián)，變壓器3的二次側繞組與分壓電容4并聯(lián)；匹配電抗器5 —端連接分壓電容4的一端，另一端連接交直流轉換電源模塊6的輸入側電源引腳；交直流轉換電源模塊6的輸入側地引腳連接分壓電容4的另一端，交直流轉換電源模塊6的輸出側與超級電容器組7并聯(lián)；超級電容器組7的兩端作為取電回路的輸出與負載8相連。
[0008]本發(fā)明的效果是，將分壓電容4和匹配電抗器5放置在變壓器3的二次繞組側，降低了傳統(tǒng)電容分壓取電回路中對分壓電容4和匹配電抗器5的耐壓等級要求，減小了取電裝置的體積，提高了安全性；使用超級電容器組，提高了儲能系統(tǒng)的充放電速度和帶載能力，提高了儲能系統(tǒng)壽命；即可以接在相間也可以接在相地之間取電給高壓側或低壓側的等電位設備供電。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明電路連接示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的一種線電壓取電示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明與斷路器配合示意圖。
[0012]圖中:1高壓取電電容；2氧化鋅避雷器；3變壓器；4分壓電容；
[0013]5匹配電抗器；6交直流轉換電源模塊；7超級電容器組；8負載；
[0014]9高電壓的一側和10高電壓的另一側；11高壓母線；12電網(wǎng)地電位；
[0015]13斷路器；14斷路器電機。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖和技術方案，進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0017]圖2是本發(fā)明的一個應用電路，通過從線電壓取電來給位于地電位的負載提供電源。下面結合附圖及技術方案進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0018]所述取電裝置依次由高壓取電電容1、氧化鋅避雷器2、變壓器3、分壓電容4、匹配電抗器5、交直流轉換電源模塊6、超級電容器組7連接按照圖2連接而成，取電裝置與大地等電位。電流由母線11經(jīng)高壓取電電容I流經(jīng)變壓器3的一次繞組，流入地電位12 ;變壓器3的一次側電壓由二次側的分壓電容4和匹配電抗器5及負載8決定，氧化鋅避雷器2起到過壓保護作用；變壓器3的二次繞組輸出交流電，經(jīng)過匹配電抗器流入交直流轉換電源模塊6，將交流電轉換成電壓穩(wěn)定的直流電；直流轉換電源模塊6輸出的直流電流入超級電容器組進行充電。
[0019]本發(fā)明的實施例是1kV真空斷路器取電系統(tǒng)，電源包括兩路高壓取電裝置，分別安裝在1kV真空斷路器兩側，如圖3所示。其中高壓取電電容I為5nF/10kV的高壓陶瓷電容；變壓器3為2000V/27V，10ff ;交直流轉換電源模塊6為交流27V轉直流24V ;超級電容器組容量30F，額定電壓為24V。
[0020]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種基于電容分壓的高壓取電裝置，其特征在于，該基于電容分壓的高壓取電裝置包括高壓取電電容、氧化鋅避雷器、變壓器、分壓電容、匹配電抗器、交直流轉換電源模塊、超級電容器組負載和高電壓；取電回路中，高壓取電電容的一端連接高電壓一側，另一端連接氧化鋅避雷器一端；氧化鋅避雷器的另一端連接高電壓另一側；變壓器的一次側繞組與氧化鋅避雷器并聯(lián)，變壓器的二次側繞組與分壓電容并聯(lián)；匹配電抗器一端連接分壓電容的一端，另一端連接交直流轉換電源模塊的輸入側電源引腳；交直流轉換電源模塊的輸入側地引腳連接分壓電容的另一端，交直流轉換電源模塊的輸出側與超級電容器組并聯(lián)；超級電容器組的兩端作為取電回路的輸出與負載相連。2.根據(jù)權利要求1所述的高壓取電裝置，其特征在于，該高壓取電裝置安裝在電網(wǎng)高壓側，變壓器的二次側與電網(wǎng)某一相等電位，變壓器的一次側裝置在電網(wǎng)兩相之間進行取電，供給與變壓器的二次側等電位的高壓側設備用電。3.根據(jù)權利要求1所述的高壓取電裝置，其特征在于，該高壓取電裝置安裝在電網(wǎng)高壓側，變壓器的二次側與電網(wǎng)某一相等電位，變壓器的一次側裝置在電網(wǎng)某一相與地電位之間，供給與變壓器的二次側等電位的高壓側設備用電。4.根據(jù)權利要求1所述的高壓取電裝置，其特征在于，該高壓取電裝置安裝在電網(wǎng)低壓側，變壓器的二次側與地電位等電位，變壓器的一次側裝置在電網(wǎng)某一相與地電位之間，供給地電位的電網(wǎng)設備用電。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于電容分壓的高壓取電裝置，屬于電源技術領域。本發(fā)明綜合考慮各方面因素，設計了一種電容分壓取電裝置，將分壓電容和匹配電抗器放置在變壓器二次側，通過電容和變壓器串聯(lián)配合來實現(xiàn)高壓取電功能，將取得的電能存儲到超級電容器組中，再由超級電容器組為負載供電。本發(fā)明的取電方式優(yōu)化了分壓電容和匹配電抗器的參數(shù)，不會影響測量回路，取電功率大，鐵磁諧振小，安全可靠，且超級電容器組充放電速度快，帶載能力強，壽命長。本發(fā)明解決了高壓取電易發(fā)生鐵磁諧振造成取電裝置損失的問題，提高了電容分壓取電的功率。
【IPC分類】H02J5/00
【公開號】CN104901342
【申請?zhí)枴緾N201510214070
【發(fā)明人】黃智慧, 鄒積巖, 鄒啟濤, 叢吉遠, 孟慶歡
【申請人】大連理工大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月30日