CN106094967B - 一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的ct取电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置，用以根据电缆负荷电流状态和电池电量选择CT取电装置的工作模式，调节在线监测装置的用电节奏，该CT取电装置包括取电CT、整流器、智能控制模块、电池和温度传感器，所述的取电CT、整流器和智能控制模块通过电源线依次连接，所述的智能控制模块分别与电池和在线监测装置通过电源线连接，所述的智能控制模块通过电源线和信号线与用以监测电池温度的温度传感器连接。与现有技术相比，本发明具有安装不受限制、多工作模式、综合考虑等优点。

Description

一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置

技术领域

本发明涉及智能电源技术领域，尤其是涉及一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置。

背景技术

目前，为了电力系统的稳定运行，需在电缆设备上安装各种监测装置(如PDM)。电缆监测装置通常采用变电站或城市供电系统提供的220V市电电源，而如果在电缆线路的中间接头处或某些偏远地区往往没有配备监测系统的工作电源，或者市电突然停电的情况下，监测仪器将无法继续工作。目前市面上存在多种电源供电装置，如：太阳能发电、风力发电等，但受限于电力供应不稳定、设备体积庞大、安装困难，暂时未能得到推广。类似取电CT装置已有部分应用于市面，装置系统如图1所示，通过取电CT获取电缆线路上的负荷交流电，获取的负荷交流电通过整流器转换成各种用电装置所需的直流电，并最终将直流电流提供给在线监测装置，保证用电装置的正常运行，现有的取电CT装置因缺乏智能控制功能，当电缆线路电流处于接近空载的小电流状态时，取电CT装置未能提供有效电能供给各种监测装置使用，经常导致电池耗尽，使装置长时间处于休眠状态而无法获得有效数据；而当电缆线路电流处于超过额定电流很多的大电流状态，过大的电流可能会对电源装置有冲击破坏，严重的甚至可能干扰监测装置正常运作。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安装不受限制、多工作模式、综合考虑的根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置，用以根据电缆负荷电流状态和电池电量选择CT取电装置的工作模式，调节在线监测装置的用电节奏，该CT取电装置包括取电CT、整流器、智能控制模块、电池和温度传感器，所述的取电CT、整流器和智能控制模块通过电源线依次连接，所述的智能控制模块分别与电池和在线监测装置通过电源线连接，所述的智能控制模块通过电源线和信号线与用以监测电池温度的温度传感器连接。

所述的CT取电装置还包括与智能控制模块连接的通信设备。

所述的通信设备包括电脑、wifi设备和/或3G设备，并且通过网线、光纤或无线网络与智能控制模块通信。

所述的工作模式包括：

大电流工作模式：当当前时段的负载电流为预设值的1～2倍时，智能控制模块发出指令同时为电池和在线监测装置供电，并在电池充满电后停止充电，在线监测装置处于连续工作状态；

小电流工作模式：当当前时段的负载电流为预设值的1/2～1倍时，智能控制模块发出指令仅为在线监测装置供电，且使在线监测装置处于连续工作状态；

突变大电流工作模式：当当前时段的负载电流大于预设值的2倍时，智能控制模块发出保护指令，断开整流器与智能控制模块之间的供电，在线监测装置由电池单独供电，直至电池耗尽或负载电流变为预设值的1～2倍；

突变小电流工作模式：当当前时段的负载电流小于预设值的1/2倍时，在线监测装置处于连续短时工作子模式或间断性工作子模式。

所述的突变小电流工作模式中，连续短时工作子模式为在线监测装置仅由电池单独供电，直至电池耗尽，在线监测装置停止工作。

所述的间断性工作子模式包括三种状态：

1、设置所有在线监测装置的运行时间和休息时间均相同，在电池供电的时间内间断性运行；

2、在电池供电的时间内选择高重要性的在线监测装置连续运行，其余的停止运行；

3、设置所有在线监测装置的运行时间和休息时间均不相同，在电池供电的时间内交叉运行。

所述的预设值为固定阈值或历史负载电流的平均值。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、安装不受限制：在线监测装置的安装地点不再受市电电源位置范围的限制，即可以从所需要监测的电缆的负荷电流通过CT获得监测装置的工作电源。

二、多工作模式：基于电缆运行电流的大小自动切换和选定装置的工作模式，可以基于电缆的运行电流大小的状态自动设定和改变在线监测装置的连续或间断工作模式，以便即使电缆在低负荷电流或短期停电的运行状态下也能获得最长的在线监测周期。

三、综合考虑：本发明同时考虑电缆线路负荷电流大小和电池电量大小共同判断选择工作模式，调节在线监测装置的用电状况。

附图说明

图1为现有的CT取电装置系统的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为电缆负荷电流正常变化曲线图。

图4为电缆负荷大电流变化曲线图。

图5为电缆负荷小电流变化曲线图。

图6为电缆负荷突变大电流变化曲线图。

图7为电缆负荷突变小电流变化曲线图。

图8为本发明的一例实际的现场实施系统图。

图9为实施例中系统工作的结构示意图。

其中，1、取电CT，2、整流器，3、智能控制模块，4、电池，5、温度传感器，6、在线监测装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图2所示，本发明目的是提供一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置，加入了智能控制模块3，并主要通过电缆负荷电流管理机制和电池电量管理机制共同评估，调节在线监测装置6的用电节奏，以确保装置在不同大小的负荷电流下尽可能的正常工作，其包含取电CT1、整流器2、智能控制模块3、电池4和温度传感器5，安装在电缆线路上的取电CT1通过电源线与整流器2连接，整流器2通过电源线与智能控制模块3连接，电池4通过电源线与智能控制模块3连接，温度传感器5通过电源线及信号线与智能控制模块3连接，智能控制模块3通过电源线连接在线监测装置6。

电缆负荷电流管理机制和电池电量管理机制具体如下所示：

(1)电缆负荷电流管理机制

运行中的电缆线路负荷电流正常变化趋势因用电高峰期的不同基本呈现正弦波的趋势，如图3所示，正常状态下，电缆线路的负荷电流每天的变化规律基本相同，其变化大小和用户用电高低峰相同。

智能控制模块会记录储存正常负荷电流的变化曲线，并判断当时电缆负荷电流的大小。根据当时负荷电流大小和历时数据作比较，观察电流的大小变化是否属于正常范围。如在正常范围内，电缆负荷电流分为“大电流”和“小电流”两种情况；如在正常范围外，电缆负荷电流分为“突变大电流”和“突变小电流”两种情况，智能控制模块会根据不同的环境状态给出不同的供电节奏。

如图4所示，大电流：电缆负荷电流正常运行平均线以上的电流是大电流。

如图5所示，小电流：电缆负荷电流正常运行平均线以下的电流是小电流。

如图6所示，突变大电流：正常负荷电流运行中，突然出现比大电流较大的异常电流信号，根据实际状况其持续时间可长可短。

如图7所示，突变小电流：正常负荷电流运行中，突然出现比小电流较小的异常电流信号，根据实际状况其持续时间可长可短。

(2)电池电量管理机制

正常使用状态下，智能控制模块控制电池是否供电，当输入的负荷电流足够大时，系统会给电池进行充电动作，充满后停止充电动作，当输入的负荷电流相对较小时，系统启动电池供电方式给用电设备进行供电，当电池电容量消耗殆尽时用电设备不工作。电池是否供电主要取决于输入的负荷电流的大小。

电缆负荷电流管理机制和电池电量管理机制共同评估自动选择在线监测装置供电节奏，其具体供电节奏有以下几种：

供电节奏1：当输入的负荷是大电流时，负荷电流即能够满足在线监测设备的用电，又能满足电池的充电，智能控制模块发指令给在线监测设备供电，同时给不饱和的电池充电，当电池充满电时，停止充电，设备连续性工作。

供电节奏2：当输入的负荷是小电流时，有设备两种工作模式，一种是不给电池充电，但输入的负荷电流够在线监测设备正常供电的电量，另一种工作模式是靠电池之前储存的电量给设备提供电量，设备连续性工作。

供电节奏3：当负荷电流是突变小电流时，依靠电池给在线监测装置进行间断性供电，保证在线监测装置也可监测数据，设备连续性工作。

供电节奏4：当输入的负荷是突变大电流时，一种情况可以如供电节奏1的工作模式工作，长时间运行时，为了防止大电流烧坏在线监测设备，智能控制模块发指令切断供电，保证设备的完好性，设备不工作。

取电CT用于耦合出电缆线路上的负荷电流，整流器是将取电CT耦合出的交流电转换成直流电，智能控制模块主要是根据电缆负荷电流管理机制和电池电量管理机制去判断负载(如在线监测装置)的供电方式，温度传感器用来监测电池的温度，当电池温度过高时切断电池的充电。

如图9所示，实施系统的几种工作方式：

负荷电流是大电流时，SW1闭合工作，SW2闭合工作，SW3断开不工作，SW4闭合工作，负载连续工作。

负荷电流是小电流时，SW1闭合工作，SW2断开不工作，SW3闭合工作，SW4闭合工作，负载连续工作。

负荷电流是持续长时间突变小电流时，SW1闭合工作，SW2断开不工作，SW3闭合工作，SW4闭合工作，负载间断性工作。

负荷电流是持续长时间突变大电流时，SW1断开不工作，SW2断开不工作，SW3断开不工作，SW4断开不工作，负载不工作。

如图8所示，是一例实际的现场实施系统，取电CT1安装在电缆上，并通过整流器2将电流传输给智能控制模块3对电流进行处理，处理后的电流供给在线监测装置6使其正常工作，通过监测电脑7对电缆的绝缘状态进行监测及通信。

最后应说明的是：以上仅为本发明专利的优选实施例而已，并不用于限制本发明专利，尽管参照实施例对本发明专利进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置，用以根据电缆负荷电流状态和电池（4）电量选择CT取电装置的工作模式，调节在线监测装置（6）的用电节奏，其特征在于，该CT取电装置包括取电CT（1）、整流器（2）、智能控制模块（3）、电池（4）和温度传感器（5），所述的取电CT（1）、整流器（2）和智能控制模块（3）通过电源线依次连接，所述的智能控制模块（3）分别与电池（4）和在线监测装置（6）通过电源线连接，所述的智能控制模块（3）通过电源线和信号线与用以监测电池（4）温度的温度传感器（5）连接，所述的CT取电装置还包括与智能控制模块（3）连接的通信设备，所述的工作模式包括：

大电流工作模式：当当前时段的负载电流为预设值的1~2倍时，智能控制模块（3）发出指令同时为电池（4）和在线监测装置（6）供电，并在电池（4）充满电后停止充电，在线监测装置（6）处于连续工作状态；

小电流工作模式：当当前时段的负载电流为预设值的1/2~1倍时，智能控制模块（3）发出指令仅为在线监测装置（6）供电，且使在线监测装置（6）处于连续工作状态；

突变大电流工作模式：当当前时段的负载电流大于预设值的2倍时，智能控制模块（3）发出保护指令，断开整流器（2）与智能控制模块（3）之间的供电，在线监测装置（6）由电池（4）单独供电，直至电池（4）耗尽或负载电流变为预设值的1~2倍；

突变小电流工作模式：当当前时段的负载电流小于预设值的1/2倍时，在线监测装置（6）处于连续短时工作子模式或间断性工作子模式。

2.根据权利要求1所述的一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置，其特征在于，所述的通信设备包括电脑、wifi设备或3G设备，并且通过网线、光纤或无线网络与智能控制模块（3）通信。

3.根据权利要求1所述的一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置，其特征在于，所述的突变小电流工作模式中，连续短时工作子模式为在线监测装置（6）仅由电池（4）单独供电，直至电池耗尽，在线监测装置（6）停止工作。

4.根据权利要求1所述的一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置，其特征在于，所述的间断性工作子模式包括三种状态：

1、设置所有在线监测装置（6）的运行时间和休息时间均相同，在电池（4）供电的时间内间断性运行；

2、在电池（4）供电的时间内选择高重要性的在线监测装置（6）连续运行，其余的停止运行；

3、设置所有在线监测装置（6）的运行时间和休息时间均不相同，在电池（4）供电的时间内交叉运行。

5.根据权利要求4所述的一种根据电缆负荷和电池状态选择工作模式的CT取电装置，其特征在于，所述的预设值为固定阈值或历史负载电流的平均值。