CN107589349A - 高压感应取电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种高压感应取电系统，包括电流互感器、整流电路、冲击保护电路、控制电路、滤波电路、稳压电路以及蓄电单元；所述电流互感器设置于高压输电线路，所述整流电路的输入端与电流互感器的次级线圈连接，整流电路的输出端与滤波电路连接，所述滤波电路的输出端与稳压电路连接，所述蓄电单元的电源输入端与整流电路的输出端连接，蓄电单元的电源输出端与滤波电路的输入端连接，所述蓄电单元还与控制电路通信连接，所述冲击保护电路设置于电路互感器的次级线圈与整流电路的输入端之间，所述冲击保护电路的输出端与控制电路的检测输入端连接，所述冲击保护电路的控制输入端与控制电路的控制输出端连接，能够有效扩大电流互感器的取电范围。

Description

高压感应取电系统

技术领域

本发明涉及一种电源系统，尤其涉及一种高压感应取电系统。

背景技术

输电线路作为电力系统中极为重要的环节，需要对输电线路的状态进行相应的监测，因此，需要对各监测设备进行相应的供电，现有技术中，一般采用感应取电的方式向输电线路的监测设备进行供电，即通过电流互感器并利用电磁感应原理获取电能，目前，用于感应取电的装置或者系统普遍存在如下缺陷：工作不稳定，难以向负载提供稳定的工作用电，这是由于输电线路自身的不稳定性造成，因为输电线路存在波动，当输电线路电流过小时，电流互感器不能获得足够的电能，从而造成供电不足，而当输电线路的电流过大时，则会造成感应取电装置输出过大的电流或电压，从而冲击负载，并且容易造成电流互感器的烧毁；另一反面，由于电流互感器自身的特性，当电流互感器的次级线圈与后续电路或者后续电路中存在开路时，从而电流互感器的次级感应高电压，进而造成电流互感器的好会。

因此，需要提出一种新的高压感应取电系统，能够有效扩大电流互感器的取电范围，在输电线路电流较小时仍然具有稳定的输出，而当输电线路电流过大时，能够自行执行保护动作，从而确保整个感应取电系统能够持续稳定的供电，而且能够对用电设备进行良好的保护，而且能够对电流互感器的开路状态进行准确检测并执行保护，确保电流互感器的安全稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高压感应取电系统，能够有效扩大电流互感器的取电范围，在输电线路电流较小时仍然具有稳定的输出，而当输电线路电流过大时，能够自行执行保护动作，从而确保整个感应取电系统能够持续稳定的供电，而且能够对用电设备进行良好的保护，而且能够对电流互感器的开路状态进行准确检测并执行保护，确保电流互感器的安全稳定。

本发明提供的一种高压感应取电系统，包括电流互感器、整流电路、冲击保护电路、控制电路U1、滤波电路、稳压电路以及蓄电单元；

所述电流互感器设置于高压输电线路，所述整流电路的输入端与电流互感器的次级线圈连接，整流电路的输出端与滤波电路连接，所述滤波电路的输出端与稳压电路连接，所述蓄电单元的电源输入端与整流电路的输出端连接，蓄电单元的电源输出端与滤波电路的输入端连接，所述蓄电单元还与控制电路U1通信连接，所述冲击保护电路设置于电路互感器的次级线圈与整流电路的输入端之间，所述冲击保护电路的输出端与控制电路U1的检测输入端连接，所述冲击保护电路的控制输入端与控制电路U1的控制输出端连接。

进一步，所述控制及保护电路包括防冲击电路和保护执行电路，所述房冲击电路的检测输出端与控制电路U1的检测输入端连接，所述保护执行电路的控制输入端与控制电路U1的控制输出端连接。

进一步，所述防冲击电路包括二级气体放电管GDT、电阻R8、双向瞬态二极管TVS1、电阻R1、电容C1、电阻R3、电阻R4、运放U4以及电阻R5；

所述二级气体放电管GDT的一端连接于电流互感器的次级线圈的非接地端，二级气体放电管GDT的另一端通过电阻R8接地；双向瞬态二极管TVS1的一端连接于电流互感器的次级线圈的非接地端，双向瞬态二极管TVS2的另一端通过电阻R1接地，电阻R1和双向瞬态二极管TVS2之间的公共连接点通过电容C1接地，电容C1和电阻R1之间的公共连接点与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运放U4的同相端连接，电阻R3和电容C1的公共连接点与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，运放U4的反向端通过电阻R4接地，运放U4的输出端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为防冲击电路的检测输出端。

进一步，所述保护执行电路包括电阻R2、电阻R7、MOS管Q1以及继电器J1；

所述MOS管的栅极作为保护执行电路的控制输入端，所述MOS管Q1的源极通过继电器J1的线圈接地，MOS管Q1漏极通过电阻R7接电源；继电器J1的常闭开关J1-K1的一端连接于双向瞬态二极管与电流互感器的次级线圈之间的公共连接点，继电器J1的常闭开关J1-K1的另一端通过电阻R2接地。

进一步，所述稳压模块包括第一稳压模块和第二稳压模块，所述第一稳压模块的输入端与滤波电路的输出端连接，第一稳压模块的输出端V-12输出12V直流电并向外部负载供电，所述第二稳压模块的输入端与与第一稳压模块的输出端V-12连接，所述第二稳压模块的输出端V-5输出5V直流电并提供给控制电路U1；所述第一稳压模块的输出端还向继电器J1供电。

进一步，所述蓄电单元包括锂电池和电池管理电路，所述电池管理电路的通信端与控制电路U1通信连接，所述电池管理电路的电源输入端与整流电路的输出端连接，电池管理的电路的充电输出端与锂电池连接，电池管理电路的供电输出端VB-out连接于滤波电路的输入端与整流电路的输出端之间的公共连接点。

进一步，所述滤波电路包括稳压管DW1、电阻R6以及电容C2；所述电阻R6的一端作为滤波电路的输入端连接于整流电路的输出端，电阻R6的另一端作为滤波电路的输出端连接于第一稳压模块的输入端，电阻R6与第一稳压模块的输入端之间的公共连接点通过电容C2接地，稳压管DW1的负极连接于电阻R6和整流电路之间的公共连接点，稳压管DW1的正极接地。

进一步，所述控制电路U1为单片机TMS320F28335。

进一步，所述第一稳压模块为芯片LM2596及其外围电路组成；第二稳压模块为芯片LM2576s5及其外围电路组成。

进一步，所述电池管理电路为S-8254A芯片。

本发明的有益效果：通过本发明，能够有效扩大电流互感器的取电范围，在输电线路电流较小时仍然具有稳定的输出，而当输电线路电流过大时，能够自行执行保护动作，从而确保整个感应取电系统能够持续稳定的供电，而且能够对用电设备进行良好的保护，而且能够对电流互感器的开路状态进行准确检测并执行保护，确保电流互感器的安全稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种高压感应取电系统，包括电流互感器、整流电路、冲击保护电路、控制电路U1、滤波电路、稳压电路以及蓄电单元；

所述电流互感器设置于高压输电线路，所述整流电路的输入端与电流互感器的次级线圈连接，整流电路的输出端与滤波电路连接，所述滤波电路的输出端与稳压电路连接，所述蓄电单元的电源输入端与整流电路的输出端连接，蓄电单元的电源输出端与滤波电路的输入端连接，所述蓄电单元还与控制电路U1通信连接，所述冲击保护电路设置于电路互感器的次级线圈与整流电路的输入端之间，所述冲击保护电路的输出端与控制电路U1的检测输入端连接，所述冲击保护电路的控制输入端与控制电路U1的控制输出端连接，通过上述结构，能够有效扩大电流互感器的取电范围，在输电线路电流较小时仍然具有稳定的输出，而当输电线路电流过大时，能够自行执行保护动作，从而确保整个感应取电系统能够持续稳定的供电，而且能够对用电设备进行良好的保护，而且能够对电流互感器的开路状态进行准确检测并执行保护，确保电流互感器的安全稳定；其中，所述控制电路U1为单片机TMS320F28335。

本实施例中，所述控制及保护电路包括防冲击电路和保护执行电路，所述房冲击电路的检测输出端与控制电路U1的检测输入端连接，所述保护执行电路的控制输入端与控制电路U1的控制输出端连接。

其中，所述防冲击电路包括二级气体放电管GDT、电阻R8、双向瞬态二极管TVS1、电阻R1、电容C1、电阻R3、电阻R4、运放U4以及电阻R5；

所述二级气体放电管GDT的一端连接于电流互感器的次级线圈的非接地端，二级气体放电管GDT的另一端通过电阻R8接地；双向瞬态二极管TVS1的一端连接于电流互感器的次级线圈的非接地端，双向瞬态二极管TVS2的另一端通过电阻R1接地，电阻R1和双向瞬态二极管TVS2之间的公共连接点通过电容C1接地，电容C1和电阻R1之间的公共连接点与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运放U4的同相端连接，电阻R3和电容C1的公共连接点与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，运放U4的反向端通过电阻R4接地，运放U4的输出端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为防冲击电路的检测输出端，通过这种结构，当存在雷电流时，由于电流互感器二次侧会感应出极高电压，通过二级气体放电管GDT的作用，高压将放电管之间的间隙击穿，形成通路，从而对后续电路形成良好的保护，当电流互感器的二次侧出现开路而感应出高压时，双向瞬态二极管TVS1导通，从而由TVS1、电阻R1以及电流互感器的次级线圈形成回路，从而避免烧毁互感器以及后续电路，而且通过电容C1和电阻R3，将检测出此时的电压信号，运放U4接收到该电压信号时输出高电平，而在正常条件下，运放U4输出低电平，其中，电阻R1和电阻R8采用压敏电阻。

本实施例中，所述保护执行电路包括电阻R2、电阻R7、MOS管Q1以及继电器J1；

所述MOS管的栅极作为保护执行电路的控制输入端，所述MOS管Q1的源极通过继电器J1的线圈接地，MOS管Q1漏极通过电阻R7接电源；继电器J1的常闭开关J1-K1的一端连接于双向瞬态二极管与电流互感器的次级线圈之间的公共连接点，继电器J1的常闭开关J1-K1的另一端通过电阻R2接地，通过这种结构，在正常工作条件下，控制电路U1输出高电平到MOS管Q1的栅极，MOS管Q1导通，继电器J1得电，使得继电器J1的常闭开关J1-K1断开，当控制电路U1接收到运放U4输出的低电平，则控制MOS管Q1截止，此时继电器J1失电，从而使得电流互感器的次级线圈、常闭开关J1-K1和电阻R2形成回路，从而使得电流互感器的次级开路状态消除，保护电流互感器；并且，控制电路U1设置有与控制电路通信连接的4G通信模块，将此时的故障状态反馈给监控中心，利于及时排除相应的故障。

本实施例中，所述稳压模块包括第一稳压模块和第二稳压模块，所述第一稳压模块的输入端与滤波电路的输出端连接，第一稳压模块的输出端V-12输出12V直流电并向外部负载供电，所述第二稳压模块的输入端与与第一稳压模块的输出端V-12连接，所述第二稳压模块的输出端V-5输出5V直流电并提供给控制电路U1；所述第一稳压模块的输出端还向继电器J1供电；其中，所述第一稳压模块为芯片LM2596及其外围电路组成；第二稳压模块为芯片LM2576s5及其外围电路组成，由于芯片LM2596和芯片LM2576s5及其外围电路均为现有技术，在此不加以赘述，通过这种结构，一方面，第一稳压模块能够向负载提供稳定的电能，第二稳压模块能够为控制电路U1提供稳定的用电，从而确保整个系统持续稳定运行，图2中，U5为LM2596芯片，U3为芯片LM2576s5。

本实施例中，所述蓄电单元包括锂电池和电池管理电路，所述电池管理电路的通信端与控制电路U1通信连接，所述电池管理电路的电源输入端与整流电路的输出端连接，电池管理的电路的充电输出端与锂电池连接，电池管理电路的供电输出端VB-out连接于滤波电路的输入端与整流电路的输出端之间的公共连接点，其中，所述电池管理电路为S-8254A芯片，该芯片在图2中为U2，该芯片还设置有外围电路，属于现有技术，通过这种结构，当电流互感器的取能过剩时，通过蓄电池的作用，能够保证整个系统的稳定性和安全性，而且，当互感器的次级线圈被短路或者损坏时，通过蓄电池的作用能够进一步提供一定的电能，一方面用于后续的用电设备工作，而且还能够保证用电设备能够持续监测输电线路的数据，另一方面能够保证控制电路将告警信息发送到监控中心，由于电池管理电路采用S-8254A芯片及其外围电路，该电路具有过压保护、过流保护、充放电保护、剩余电量监测等功能，因此，该电路的电源输入端能够直接连接于整流电路的输出端，其中，上述中的整流电路采用二极管构成的全桥式整流电路。

本实施例中，所述滤波电路包括稳压管DW1、电阻R6以及电容C2；所述电阻R6的一端作为滤波电路的输入端连接于整流电路的输出端，电阻R6的另一端作为滤波电路的输出端连接于第一稳压模块的输入端，电阻R6与第一稳压模块的输入端之间的公共连接点通过电容C2接地，稳压管DW1的负极连接于电阻R6和整流电路之间的公共连接点，稳压管DW1的正极接地，通过这种结构，能够保证输入到第一稳压模块的电流、电压的稳定性，滤出杂波。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高压感应取电系统，其特征在于：包括电流互感器、整流电路、冲击保护电路、控制电路U1、滤波电路、稳压电路以及蓄电单元；

所述电流互感器设置于高压输电线路，所述整流电路的输入端与电流互感器的次级线圈连接，整流电路的输出端与滤波电路连接，所述滤波电路的输出端与稳压电路连接，所述蓄电单元的电源输入端与整流电路的输出端连接，蓄电单元的电源输出端与滤波电路的输入端连接，所述蓄电单元还与控制电路U1通信连接，所述冲击保护电路设置于电路互感器的次级线圈与整流电路的输入端之间，所述冲击保护电路的输出端与控制电路U1的检测输入端连接，所述冲击保护电路的控制输入端与控制电路U1的控制输出端连接。

2.根据权利要求1所述高压感应取电系统，其特征在于：所述控制及保护电路包括防冲击电路和保护执行电路，所述房冲击电路的检测输出端与控制电路U1的检测输入端连接，所述保护执行电路的控制输入端与控制电路U1的控制输出端连接。

3.根据权利要求2所述高压感应取电系统，其特征在于：所述防冲击电路包括二级气体放电管GDT、电阻R8、双向瞬态二极管TVS1、电阻R1、电容C1、电阻R3、电阻R4、运放U4以及电阻R5；

所述二级气体放电管GDT的一端连接于电流互感器的次级线圈的非接地端，二级气体放电管GDT的另一端通过电阻R8接地；双向瞬态二极管TVS1的一端连接于电流互感器的次级线圈的非接地端，双向瞬态二极管TVS2的另一端通过电阻R1接地，电阻R1和双向瞬态二极管TVS2之间的公共连接点通过电容C1接地，电容C1和电阻R1之间的公共连接点与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运放U4的同相端连接，电阻R3和电容C1的公共连接点与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，运放U4的反向端通过电阻R4接地，运放U4的输出端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为防冲击电路的检测输出端。

4.根据权利要求3所述高压感应取电系统，其特征在于：所述保护执行电路包括电阻R2、电阻R7、MOS管Q1以及继电器J1；

所述MOS管的栅极作为保护执行电路的控制输入端，所述MOS管Q1的源极通过继电器J1的线圈接地，MOS管Q1漏极通过电阻R7接电源；继电器J1的常闭开关J1-K1的一端连接于双向瞬态二极管与电流互感器的次级线圈之间的公共连接点，继电器J1的常闭开关J1-K1的另一端通过电阻R2接地。

5.根据权利要求4所述高压感应取电系统，其特征在于：所述稳压模块包括第一稳压模块和第二稳压模块，所述第一稳压模块的输入端与滤波电路的输出端连接，第一稳压模块的输出端V-12输出12V直流电并向外部负载供电，所述第二稳压模块的输入端与与第一稳压模块的输出端V-12连接，所述第二稳压模块的输出端V-5输出5V直流电并提供给控制电路U1；所述第一稳压模块的输出端还向继电器J1供电。

6.根据权利要求5所述高压感应取电系统，其特征在于：所述蓄电单元包括锂电池和电池管理电路，所述电池管理电路的通信端与控制电路U1通信连接，所述电池管理电路的电源输入端与整流电路的输出端连接，电池管理的电路的充电输出端与锂电池连接，电池管理电路的供电输出端VB-out连接于滤波电路的输入端与整流电路的输出端之间的公共连接点。

7.根据权利要求6所述高压感应取电系统，其特征在于：所述滤波电路包括稳压管DW1、电阻R6以及电容C2；所述电阻R6的一端作为滤波电路的输入端连接于整流电路的输出端，电阻R6的另一端作为滤波电路的输出端连接于第一稳压模块的输入端，电阻R6与第一稳压模块的输入端之间的公共连接点通过电容C2接地，稳压管DW1的负极连接于电阻R6和整流电路之间的公共连接点，稳压管DW1的正极接地。

8.根据权利要求1所述高压感应取电系统，其特征在于：所述控制电路U1为单片机TMS320F28335。

9.根据权利要求5所述高压感应取电系统，其特征在于：所述第一稳压模块为芯片LM2596及其外围电路组成；第二稳压模块为芯片LM2576s5及其外围电路组成。

10.根据权利要求6所述高压感应取电系统，其特征在于：所述电池管理电路为S-8254A芯片。