CN106451577A - 高压开关柜内监测装置用电源 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高压开关柜内监测装置用电源，包含有取电模块和电能调理模块；所述取电模块采用磁芯感应取电，所述电能调理模块包含有整流电路、尖端泄放电路、纹波滤除电路和稳压电路，该电能调理模块将取电模块获取的交流电进行整理滤波后稳压输出直流电供温度监测装置使用；本发明一种高压开关柜内监测装置用电源，通过感应取电方式供电无需配备电池且实现了无间断的持续供电。
Description
技术领域
本发明涉及一种稳定电源的实现电路，尤其是涉及一种为高压开关柜内监测装置提供安全、稳定、不间断电能的电源装置，属于电工技术领域。
背景技术
目前，对于变电站中的高压开关柜，由于器件老化或接触电阻过大，高压开关柜内的电缆接头、断路器触头等重要设备触点在长期运行过程中可能出现异常温升现象；尤其当电网发生三相电流不平衡或短路等事故时，温升尤为严重。同时，由于变电站多数高压电气设备采用封闭式结构，散热效果差，若不对相应触点温度进行及时有效的监测措施，设备便会由于过高温升导致火灾事故，从而引发大面积停电，造成巨大经济损失。
因此，有必要在高压开关柜内安装相应的温度监测装置， 如中国专利200920010269.2公开的“一种电气设备过热无线温度监测系统装置”和中国专利200920183106.4公开的一种“基于ZigBee 无线网络的开关柜温度在线监测系统”，上述监测装置均采用锂电池供电方式；而锂电池受容量限制，经常需要更换，且由于工作环境特殊，出于安规要求，高压开关柜内更换电池必须停电操作，但是高压开关柜不宜经常停电（停电将影响变电站的供电服务）；同时，采用锂电池供电还存在易燃易爆、电解液泄漏等安全隐患，无法满足电力设备上的防爆性能要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种无需电池、采用感应式采电的高压开关柜内监测装置用电源。
本发明的目的是这样实现的：
一种高压开关柜内监测装置用电源，所述电源包含有取电模块和电能调理模块；
所述取电模块包含有电流互感器磁芯、二次线圈和取样电阻；所述电流互感器磁芯套装于高压开关柜内的高压线缆上，所述二次线圈缠绕在电流互感器磁芯上，且二次线圈的两个出线端之间连接有取样电阻；取样电阻并联在二次线圈的输出端上用于将感应交变电动势设定在一个合适的电压点；
所述电能调理模块包含有整流电路、尖端泄放电路、纹波滤除电路和稳压电路；
所述整流电路为桥式整流电路和瞬态抑制二极管D3，该桥式整流电路的两个输入端分别接入取电模块的二次线圈的两端，且桥式整流电路的两个输出端中的一端接地，另一端连接至稳压电路中稳压芯片的输入端，一瞬态抑制二极管D3的一端连接至稳压芯片的输入端，另一端接地，该瞬态抑制二极管D3的作用在于保护电源模块不受浪涌冲击；
所述尖端泄放电路包含的稳压二极管D2负极与稳压芯片的输入端相连，稳压二极管D2的正极经分压电阻R4接地，且稳压二极管D2的正极经限流电阻接入场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的漏极经泄放电阻R2接入稳压二极管D2的负极，场效应管Q1的源级接地；当回路中的脉动直流尖峰高于稳压二极管D2的稳压值和分压电阻R4(5.1KΩ,0.5w)的压降总和时，稳压二极管D2将导通；随后，场效应管Q1作为电源的过压保护进入导通状态，脉动直流的尖峰能量转移至泄放电阻R2(50Ω,10w)上对地释放，从而对后续回路起到了保护作用；
所述纹波滤除电路包含有滤波电容C1，该滤波电容C1负极接地，滤波电容C1的正极与桥式整流电路的输出端相连；滤波电容C1(1000µF)可将电压纹波滤除，得到平稳直流电压；
所述稳压电路的稳压芯片的输出端与稳压管D4的负极相连，稳压管D4的正极接地，所述稳压芯片的输出端经电感L1连接至对外输出端，且该对外输出端经一电容C2接地；上述电感L1和电容C2构成输出端的滤波回路；
使用时，温度监测装置通过对外输出端即可获取稳定的电压；
本发明一种高压开关柜内监测装置用电源，所述稳压芯片的型号为LM2575，上述对外输出端连接至稳压芯片的第四脚输入反馈信号，从而形成反馈回路提高稳压能力。
本发明一种高压开关柜内监测装置用电源，所述电源还包含有智能保护模块，所述智能保护模块包含有单片机、单刀双掷继电器、无线模块和温度传感器，所述单刀双掷继电器串接于二次线圈与整流电路之间的连接导线上，所述单刀双掷继电器的控制端口与单片机相连，所述单片机与无线模块和温度传感器相通讯连接，所述温度传感器安装于尖端泄放电路的电路板上；当单刀双掷继电器闭合时，取电模块便将感应电能送与后方器件；当温度传感器检测到温度超标时，单片机通过PGO管脚将单刀双掷继电器（JQC-3F）掷于使电路断开的档位，直到温度恢复正常后，才将单刀双掷继电器重新接入；超级电容在主供电回路断开时向单片机供电；超级电容的容量需保证单片机在主电路断电后的5分钟内能进行尖端泄放电路的温度检测，并在温度进入恢复阈值时，控制单刀双掷继电器重新接入供电回路，为节省超级电容存储电量，所述单片机处于活跃停机模式，仅在测量温度时才启动。在电容供电起第5分钟后，若尖端泄放电路温度仍不能下降到恢复阈值，所述射频模块由睡眠模式进入发射模式，可利用ZigBee协议上传电源模块故障数据至后台主机，以便实时监控；在射频模块中，射频芯片可选取SI4432；
本发明一种高压开关柜内监测装置用电源，所述单片机通过稳压电路的对外输出端取电，且单片机上连接有一超级电容，用于短时供电。
本发明一种高压开关柜内监测装置用电源，所述单刀双掷继电器的型号为JQC-3F。
本发明一种高压开关柜内监测装置用电源，所述电流互感器磁芯由硅钢片叠加而成，选择50Hz硅钢片作为电流互感器磁芯材料，叠片系数为10，磁路半径10mm；二次线圈由0.25mm漆包线绕制，一共绕制200匝。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用非接触方式从高压开关柜内的高压线路上感应取电，保证了供电的持续性，且无需更换电池，解决了传统技术采用锂电池供电时需要频繁更换的缺点，更加安全、可靠、稳定。
附图说明
图1为本发明一种高压开关柜内监测装置用电源的电路框图。
图2为本发明一种高压开关柜内监测装置用电源的取电模块的电路框图。
图3为本发明一种高压开关柜内监测装置用电源的电能调理模块的电路框图。
具体实施方式
参见图1~3，本发明涉及的一种高压开关柜内监测装置用电源，所述电源包含有取电模块和电能调理模块；
所述取电模块包含有电流互感器磁芯、二次线圈和取样电阻；所述电流互感器磁芯套装于高压开关柜内的高压线缆上，所述二次线圈缠绕在电流互感器磁芯上，且二次线圈的两个出线端之间连接有取样电阻；取样电阻并联在二次线圈的输出端上用于将感应交变电动势设定在一个合适的电压点；
所述电能调理模块包含有整流电路、尖端泄放电路、纹波滤除电路和稳压电路；
所述整流电路为桥式整流电路和瞬态抑制二极管D3，该桥式整流电路的两个输入端分别接入取电模块的二次线圈的两端，且桥式整流电路的两个输出端中的一端接地，另一端连接至稳压电路中稳压芯片的输入端，一瞬态抑制二极管D3的一端连接至稳压芯片的输入端，另一端接地，该瞬态抑制二极管D3的作用在于保护电源模块不受浪涌冲击；
所述尖端泄放电路包含的稳压二极管D2负极与稳压芯片的输入端相连，稳压二极管D2的正极经分压电阻R4接地，且稳压二极管D2的正极经限流电阻接入场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的漏极经泄放电阻R2接入稳压二极管D2的负极，场效应管Q1的源级接地；当回路中的脉动直流尖峰高于稳压二极管D2的稳压值和分压电阻R4(5.1KΩ,0.5w)的压降总和时，稳压二极管D2将导通；随后，场效应管Q1作为电源的过压保护进入导通状态，脉动直流的尖峰能量转移至泄放电阻R2(50Ω,10w)上对地释放，从而对后续回路起到了保护作用；
所述纹波滤除电路包含有滤波电容C1，该滤波电容C1负极接地，滤波电容C1的正极与桥式整流电路的输出端相连；滤波电容C1(1000µF)可将电压纹波滤除，得到平稳直流电压；
所述稳压电路的稳压芯片的输出端与稳压管D4的负极相连，稳压管D4的正极接地，所述稳压芯片的输出端经电感L1连接至对外输出端，且该对外输出端经一电容C2接地；上述电感L1和电容C2构成输出端的滤波回路；
使用时，温度监测装置通过对外输出端即可获取稳定的电压；
进一步的，所述稳压芯片的型号为LM2575，上述对外输出端连接至稳压芯片的第四脚输入反馈信号，从而形成反馈回路提高稳压能力；
进一步的，所述电源还包含有智能保护模块，所述智能保护模块包含有单片机、单刀双掷继电器、无线模块和温度传感器，所述单刀双掷继电器串接于二次线圈与整流电路之间的连接导线上，所述单刀双掷继电器的控制端口与单片机相连，所述单片机与无线模块和温度传感器相通讯连接，所述温度传感器安装于尖端泄放电路的电路板上；当单刀双掷继电器闭合时，取电模块便将感应电能送与后方器件；当温度传感器检测到温度超标时，单片机通过PGO管脚将单刀双掷继电器（JQC-3F）掷于使电路断开的档位，直到温度恢复正常后，才将单刀双掷继电器重新接入；超级电容在主供电回路断开时向单片机供电；超级电容的容量需保证单片机在主电路断电后的5分钟内能进行尖端泄放电路的温度检测，并在温度进入恢复阈值时，控制单刀双掷继电器重新接入供电回路，为节省超级电容存储电量，所述单片机处于活跃停机模式，仅在测量温度时才启动。在电容供电起第5分钟后，若尖端泄放电路温度仍不能下降到恢复阈值，所述射频模块由睡眠模式进入发射模式，可利用ZigBee协议上传电源模块故障数据至后台主机，以便实时监控；在射频模块中，射频芯片可选取SI4432；
进一步的，所述单片机通过稳压电路的对外输出端取电，且单片机上连接有一超级电容，用于短时供电，且单刀双掷继电器的型号为JQC-3F；
进一步的，所述电流互感器磁芯由硅钢片叠加而成，选择50Hz硅钢片作为电流互感器磁芯材料，叠片系数为10，磁路半径10mm；二次线圈由0.25mm漆包线绕制，一共绕制200匝；
另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高压开关柜内监测装置用电源，其特征在于：所述电源包含有取电模块和电能调理模块；
所述取电模块包含有电流互感器磁芯、二次线圈和取样电阻；所述电流互感器磁芯套装于高压开关柜内的高压线缆上，所述二次线圈缠绕在电流互感器磁芯上，且二次线圈的两个出线端之间连接有取样电阻；
所述电能调理模块包含有整流电路、尖端泄放电路、纹波滤除电路和稳压电路；
所述整流电路为桥式整流电路和瞬态抑制二极管D3，该桥式整流电路的两个输入端分别接入取电模块的二次线圈的两端，且桥式整流电路的两个输出端中的一端接地，另一端连接至稳压电路中稳压芯片的输入端，一瞬态抑制二极管D3的一端连接至稳压芯片的输入端，另一端接地；
所述尖端泄放电路包含的稳压二极管D2负极与稳压芯片的输入端相连，稳压二极管D2的正极经分压电阻R4接地，且稳压二极管D2的正极经限流电阻接入场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的漏极经泄放电阻R2接入稳压二极管D2的负极，场效应管Q1的源级接地；
所述纹波滤除电路包含有滤波电容C1，该滤波电容C1负极接地，滤波电容C1的正极与桥式整流电路的输出端相连；
所述稳压电路的稳压芯片的输出端与稳压管D4的负极相连，稳压管D4的正极接地，所述稳压芯片的输出端经电感L1连接至对外输出端，且该对外输出端经一电容C2接地。
2.如权利要求1所述一种高压开关柜内监测装置用电源，其特征在于：所述稳压芯片的型号为LM2575，上述对外输出端连接至稳压芯片的第四脚输入反馈信号，从而形成反馈回路提高稳压能力。
3.如权利要求1所述一种高压开关柜内监测装置用电源，其特征在于：所述电源还包含有智能保护模块，所述智能保护模块包含有单片机、单刀双掷继电器、无线模块和温度传感器，所述单刀双掷继电器串接于二次线圈与整流电路之间的连接导线上，所述单刀双掷继电器的控制端口与单片机相连，所述单片机与无线模块和温度传感器相通讯连接，所述温度传感器安装于尖端泄放电路的电路板上。
4.如权利要求3所述一种高压开关柜内监测装置用电源，其特征在于：所述单片机通过稳压电路的对外输出端取电，且单片机上连接有一超级电容，用于短时供电。
5.如权利要求3所述一种高压开关柜内监测装置用电源，其特征在于：所述单刀双掷继电器的型号为JQC-3F。
6.如权利要求3所述一种高压开关柜内监测装置用电源，其特征在于：所述电流互感器磁芯由硅钢片叠加而成，选择50Hz硅钢片作为电流互感器磁芯材料，叠片系数为10，磁路半径10mm；二次线圈由0.25mm漆包线绕制，一共绕制200匝。
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