CN106787085A - 一种用于故障指示器的快速能量收集的电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，所述电路中肖特基整流电路分别与CT线圈和大功率限流电阻R1连接，大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联，所述电压比较器U2的第1引脚与所述快速充电旁路控制开关Q2连接，快速充电旁路控制开关Q2与所述快速充电旁路主开关Q1连接；所述电解电容C2一端与电阻R1连接，另一端与信号地连接；所述超低压降稳压电路与所述电解电容C2连接，所述超级电容充放电电路与所述超低压降稳压电路连接。本发明的取电CT线圈的能量快速收集并存储在超级电容中作为主备供电，减轻对后备锂电池的依赖，从而延长故障指示器的电池寿命，提升了故障指示器产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种用于故障指示器的快速能量收集的电路及方法。
背景技术
国网新标中要求：为延长新型故障指示器后备电池寿命，要求故障指示器有较强的取电能力并能存储在超级电容中，并且线路负荷电流大于等于5A时，取电5s内应能满足装置全功能工作需求。而传统的故障指示器的取电能力相对较弱甚至无取电能力仅靠非充电锂电池供电，故障指示器寿命难以达标。如何做出电路简洁可靠又能满足国网新标的要求的电源成了各主流故障指示器厂家面临的主要难点。用于故障指示器的快速能量收集的电路和方法就是在这种情况下产生。
现有故障指示器取电能力通常较弱甚至无取电能力仅靠非充电锂电池供电，并且无法满足线路负荷电流大于等于5A时，取电5s内应能满足装置全功能工作需求的要求。在装置工作特别是射频通讯时消耗了较多的后备电池的能量，导致后备锂电池寿命严重的缩短，以致整个故障指示器产品在未满足年限就结束生命周期。采用此故障指示器的快速能量收集的方法有两点好处：1)电路能自动对超级电容进行充放电管理并快速对系统供电。2)电路能自动投切快速充电旁路开关从而对系统储能电容进行快速充电并减少发热提高产品稳定及可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，实现取电CT线圈的能量快速收集并存储在超级电容中作为主备供电，提升了故障指示器产品的可靠性。
本发明问题之一是这样实现的：一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，所述电路与所述故障指示器的的CT线圈连接；所述电路包括肖特基整流电路、超低压降稳压电路、大功率限流电阻R1、电解电容C2、电压比较器U2、快速充电旁路主开关Q1、快速充电旁路控制开关Q2、以及超级电容充放电电路；所述肖特基整流电路分别与CT线圈和大功率限流电阻R1连接，所述大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联，所述电压比较器U2的第1引脚与所述快速充电旁路控制开关Q2连接，所述快速充电旁路控制开关Q2与所述快速充电旁路主开关Q1连接；所述电解电容C2一端与电阻R1连接，电解电容C2的另一端与信号地连接；所述超低压降稳压电路与所述电解电容C2连接，所述超级电容充放电电路与所述超低压降稳压电路连接。
进一步的，所述电路还包括一大功率稳压二极管D3，所述大功率稳压二极管D3一端与大功率限流电阻R1连接，另一端接信号地。
进一步的，所述肖特基整流电路包括肖特基整流二极管D1、肖特基整流二极管D2、肖特基整流二极管D4、以及肖特基整流二极管D5；所述CT线圈的一端与肖特基整流二极管D1连接，CT线圈的另一端与肖特基整流二极管D4连接，所述肖特基整流二极管D1与所述肖特基整流二极管D4串联，所述肖特基整流二极管D2和肖特基整流二极管D5串联后，并与所述肖特基整流二极管D1和所述肖特基整流二极管D4并联。
进一步的，所述超低压降稳压电路包括超低压降稳压集成芯片U1和电容C3；所述超低压降稳压集成芯片U1的第1引脚与电容C3连接，所述电容C3的一端接电源，C3的另一端接信号地，所述超低压降稳压集成芯片U1的第2引脚接电源，所述超低压降稳压集成芯片U1的第3引脚与电解电容C2连接。
进一步的，所述超级电容充放电电路包括超级电容充放电主开关Q3、超级电容充放电控制开关Q4、电阻R8、电阻R9以及超级电容C5；所述超低压降稳压集成芯片U1的第3引脚分别与电阻R8和超级电容充放电主开关Q3连接，所述超级电容充放电主开关Q3经过超级电容C5与信号地连接；所述超级电容充放电控制开关Q4分别与电阻R8和超级电容充放电主开关Q3连接，所述电阻R9一端与所述超级电容充放电控制开关Q4连接，电阻R9另一端与信号地连接。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种用于故障指示器的快速能量收集的方法，实现取电CT线圈的能量快速收集并存储在超级电容中作为主备供电，减轻对后备锂电池的依赖，从而延长故障指示器的电池寿命，提升了故障指示器产品的可靠性。
本发明问题之二是这样实现的：一种用于故障指示器的快速能量收集的方法，所述方法采用所述的电路，当CT线圈的取电能力弱时，电路自动关闭超级电容充电电路，仅通过大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联电路对电解电容C2充电后给系统供电；当CT线圈的取电能力强时，则在给系统供电的同时自动打开超级电容充电电路，通过大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联再通过超级电容充放电电路的超级电容充放电主开关Q3对超级电容C5充电。
进一步的，当CT线圈的取电能力不足时，储存在超级电容C5中的能量通过超级电容充放电主开关Q3或其体二极管给系统供电；同时通过单片机控制超级电容充放电控制开关Q4进行智能控制超级电容C5的充放电。
进一步的，所述电压比较器U2实时检测电解电容C2的电压，当电解电容C2的电平低时快速充电旁路主开关Q1自动打开对系统的电解电容C2和超级电容C5进行快速充电，当电解电容C2的电平高时快速充电旁路主开关Q1自动关闭仅通过大功率限流电阻R1对系统的电解电容C2和超级电容C5进行限流充电，避免大功率稳压二极管D3过热损坏。
本发明具有如下优点：本发明通过快速充电旁路主开关Q1、快速充电旁路控制开关Q2、以及超级电容充放电电路的超级电容充放电主开关Q3、超级电容充放电控制开关Q4共同协调控制，使得电路能自动快速对系统供电并对超级电容进行充放电管理。电路能自动投切快速充电旁路主开关Q1、快速充电旁路控制开关Q2从而对系统储能电容进行快速充电并减少发热提高产品稳定及可靠性。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明电路的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，所述电路与所述故障指示器的的CT线圈连接；所述电路包括肖特基整流电路1、超低压降稳压电路2、大功率限流电阻R1、电解电容C2、电压比较器U2、快速充电旁路主开关Q1、快速充电旁路控制开关Q2、以及超级电容充放电电路3；所述肖特基整流电路1分别与CT线圈和大功率限流电阻R1连接，所述大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联，所述电压比较器U2的第1引脚与所述快速充电旁路控制开关Q2连接，所述快速充电旁路控制开关Q2与所述快速充电旁路主开关Q1连接；所述电解电容C2一端与电阻R1连接，电解电容C2的另一端与信号地连接；所述超低压降稳压电路2与所述电解电容C2连接，所述超级电容充放电电路3与所述超低压降稳压电路2连接。
其中，所述电路还包括一大功率稳压二极管D3，所述大功率稳压二极管D3一端与大功率限流电阻R1连接，另一端接信号地。
所述肖特基整流电路1包括肖特基整流二极管D1、肖特基整流二极管D2、肖特基整流二极管D4、以及肖特基整流二极管D5；所述CT线圈的一端与肖特基整流二极管D1连接，CT线圈的另一端与肖特基整流二极管D4连接，所述肖特基整流二极管D1与所述肖特基整流二极管D4串联，所述肖特基整流二极管D2和肖特基整流二极管D5串联后，并与所述肖特基整流二极管D1和所述肖特基整流二极管D4并联。
所述超低压降稳压电路2包括超低压降稳压集成芯片U1和电容C3；所述超低压降稳压集成芯片U1的第1引脚与电容C3连接，所述电容C3的一端接电源，C3的另一端接信号地，所述超低压降稳压集成芯片U1的第2引脚接电源，所述超低压降稳压集成芯片U1的第3引脚与电解电容C2连接。
所述超级电容充放电电路3包括超级电容充放电主开关Q3、旁路开关Q4、电阻R8、电阻R9以及超级电容C5；所述超低压降稳压集成芯片U1的第3引脚分别与电阻R8和超级电容充放电主开关Q3连接，所述超级电容充放电主开关Q3经过超级电容C5与信号地连接；所述超级电容充放电控制开关Q4分别与电阻R8和超级电容充放电主开关Q3连接，所述电阻R9一端与所述超级电容充放电控制开关Q4连接，电阻R9另一端与信号地连接。
本发明的一种用于故障指示器的快速能量收集的方法，所述方法采用所述的电路，当取电CT线圈的取电能力较弱时，电路自动关闭超级电容充电电路仅通过大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联电路对电解电容C2充电后给系统供电；当取电CT线圈的取电能力较强时，则在给系统供电的同时自动打开超级电容充电电路，通过大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联再通过超级电容充放电电路的超级电容充放电主开关Q3对超级电容C5充电。
当取电CT线圈的取电能力不足时，储存在超级电容C5中的能量通过超级电容充放电主开关Q3或其体二极管给系统供电；同时也可通过单片机控制超级电容充放电控制开关Q4(SCAP_ctrl高电平有效)智能控制超级电容的充放电。电压比较器U2实时检测电解电容C2的电压，当该电解电容的电平较低时快速充电旁路主开关Q1自动打开对系统的电解电容C2和超级电容C5进行快速充电，当该电解电容电压较高时快速充电旁路主开关Q1自动关闭仅通过大功率限流电阻R1对系统的电解电容C2和超级电容C5进行限流充电，避免大功率稳压二极管D3发生过热；通过对快速充电旁路主开关Q1、快速充电旁路控制开关Q2的自动投切达到既能快速收集存储电能又能最大限度减小发热从而增强故障指示器产品的可靠性的目的。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (8)
1.一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，其特征在于：所述电路与所述故障指示器的的CT线圈连接；所述电路包括肖特基整流电路、超低压降稳压电路、大功率限流电阻R1、电解电容C2、电压比较器U2、快速充电旁路主开关Q1、快速充电旁路控制开关Q2、以及超级电容充放电电路；所述肖特基整流电路分别与CT线圈和大功率限流电阻R1连接，所述大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联，所述电压比较器U2的第1引脚与所述快速充电旁路控制开关Q2连接，所述快速充电旁路控制开关Q2与所述快速充电旁路主开关Q1连接；所述电解电容C2一端与电阻R1连接，电解电容C2的另一端与信号地连接；所述超低压降稳压电路与所述电解电容C2连接，所述超级电容充放电电路与所述超低压降稳压电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，其特征在于：所述电路还包括一大功率稳压二极管D3，所述大功率稳压二极管D3一端与大功率限流电阻R1连接，另一端接信号地。
3.根据权利要求1所述的一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，其特征在于：所述肖特基整流电路包括肖特基整流二极管D1、肖特基整流二极管D2、肖特基整流二极管D4、以及肖特基整流二极管D5；所述CT线圈的一端与肖特基整流二极管D1连接，CT线圈的另一端与肖特基整流二极管D4连接，所述肖特基整流二极管D1与所述肖特基整流二极管D4串联，所述肖特基整流二极管D2和肖特基整流二极管D5串联后，并与所述肖特基整流二极管D1和所述肖特基整流二极管D4并联。
4.根据权利要求1所述的一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，其特征在于：所述超低压降稳压电路包括超低压降稳压集成芯片U1和电容C3；所述超低压降稳压集成芯片U1的第1引脚与电容C3连接，所述电容C3的一端接电源，C3的另一端接信号地，所述超低压降稳压集成芯片U1的第2引脚接电源，所述超低压降稳压集成芯片U1的第3引脚与电解电容C2连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于故障指示器的快速能量收集的电路，其特征在于：所述超级电容充放电电路包括超级电容充放电主开关Q3、超级电容充放电控制开关Q4、电阻R8、电阻R9以及超级电容C5；所述超低压降稳压集成芯片U1的第3引脚分别与电阻R8和超级电容充放电主开关Q3连接，所述超级电容充放电主开关Q3经过超级电容C5与信号地连接；所述超级电容充放电控制开关Q4分别与电阻R8和超级电容充放电主开关Q3连接，所述电阻R9一端与所述超级电容充放电控制开关Q4连接，电阻R9另一端与信号地连接。
6.一种用于故障指示器的快速能量收集的方法，其特征在于：所述方法采用如权利要求1所述的电路，当CT线圈的取电能力弱时，电路自动关闭超级电容充电电路，仅通过大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联电路对电解电容C2充电后给系统供电；当CT线圈的取电能力强时，则在给系统供电的同时自动打开超级电容充电电路，通过大功率限流电阻R1与快速充电旁路主开关Q1并联再通过超级电容充放电电路的超级电容充放电主开关Q3对超级电容C5充电。
7.根据权利要求6所述的一种用于故障指示器的快速能量收集的方法，其特征在于：当CT线圈的取电能力不足时，储存在超级电容C5中的能量通过超级电容充放电主开关Q3或其体二极管给系统供电；同时通过单片机控制超级电容充放电控制开关Q4进行智能控制超级电容C5的充放电。
8.根据权利要求6所述的一种用于故障指示器的快速能量收集的方法，其特征在于：所述电压比较器U2实时检测电解电容C2的电压，当电解电容C2的电平低时快速充电旁路主开关Q1自动打开对系统的电解电容C2和超级电容C5进行快速充电，当电解电容C2的电平高时快速充电旁路主开关Q1自动关闭仅通过大功率限流电阻R1对系统的电解电容C2和超级电容C5进行限流充电，避免大功率稳压二极管D3过热损坏。
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