CN107733098A - 一种新型的可充电式高压感应取电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统领域，特别涉及一种新型的可充电式高压感应取电装置，包括取电模块、电能调理模块、智能保护模块和锂电池充电管理电路组成。各模块之间的联系关系为：取电模块将一次母线中的电能取出，感应的电能经过电能调理模块调理后，与锂电池充电管理电路连接，进行锂电池的充电管理，最后得到所期望的安全稳定不间断的电能。智能保护模块用于监测电能调节模块中的尖端泄放电路的工作温度，根据温度投切开关，相应的控制投切为锂电池充电管理电路供电的供电电路，并且当在预设超标时长内，电能调节模块中的尖端泄放电路的工作温度不能进入恢复阈值时，智能保护模块中的射频模块启动，下发电源装置故障命令。射频模块由单片机控制，将电源工作状态发送至后台主机，以便实时监控。通过各个模块的相互协作，使负载可以得到安全稳定不间断的电能。
Description
技术领域
本发明属于电力系统领域，特别涉及一种新型的可充电式高压感应取电装置。
背景技术
随着智能电网的发展，要求在高压输电线路上，添加用于监测的辅助装置来提高输变电的状态监测能力，这些辅助装置长期处于高压环境中，安装位置也较为苛刻，其电源提供相当困难。
目前，辅助装置常用的供电方式有太阳能电池和感应取电电源两种。太阳能电池成本高、
体积大、安装位置受限、功率不稳定、使用不方便。感应取电电源利用电磁感应原理和磁饱和技术，通过电流互感器( CT) 感应高压侧的电流来获取电能，相比太阳能电池，感应取电电源具有成本低、体积小、安装灵活、输出稳定的优势，但磁饱和技术导致CT 的交流输出存在较高的电压尖峰，电压尖峰会损毁电源内部器件; 且当输电线路断电或电压不足等情况时不能得到稳定电流，从而导致装置不能正常运行。
本发明设计了一种合理、能实现非接触方式取电的从高压侧感应取电的电源装置，且该装置实现了与可充电的锂电池配合供电，在断电或电压不足的情况下仍能保证监测设备的正常运行，使输电线路上的各种设备得到安全稳定不间断的电能。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的可充电式高压感应取电装置，通过以下技术方案来实现：
本装置的主要模块主要由取电模块、电能调理模块、智能保护模块和锂电池充电管理电路组成。各模块之间的联系关系为：取电模块将一次母线中的电能取出，感应的电能经过电能调理模块调理后，，与锂电池充电管理电路连接，进行锂电池的充电管理，最后得到所期望的安全稳定不间断的电能。智能保护模块用于监测电能调节模块中的尖端泄放电路的工作温度，根据温度投切开关，相应的控制投切供电电路，并且当在预设超标时长内，电能调节模块中的尖端泄放电路的工作温度不能进入恢复阈值时，智能保护模块中的射频模块启动，下发电源装置故障命令。射频模块由单片机控制，将电源工作状态发送至后台主机，以便实时监控。通过各个模块的相互协作，使负载可以得到安全稳定不间断的电能。
所述电源模块所述取电模块包含一次母线、电流互感器磁芯、二次线圈、取样电阻、单刀双掷继电器。为保证一次母线电流在50A时，电源装置可以启动，选择50 /60Hz硅钢片作为电流互感器磁芯材料，叠片系数为10，磁路半径9mm。二次线圈由 0.21mm漆包线绕制，一共绕制180 匝。取样电阻并联在二次线圈的输出端，用于将感应交变电动势设定在一个合适的电压点。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。
所述电能调理模块包括整流电路、尖端泄放电路、纹波滤除电容、稳压电路。取样电阻两端的交流电压由整流电路W10G变为脉动直流电压，回路中并联用于保护电源模块不受浪涌冲击的瞬态拟制二极管。泄放电阻用于吸收由于磁饱和影响，脉动直流电压存在的极大尖峰效应所产生的能量，以免毁坏后端元件。滤波电容 ( 1000μF) 可将电压纹波滤除，得到平稳直流电压，平稳直流电压经由稳压电路中的稳压芯片( LM2575 芯片) 、电感( 330H) 、二极管
构成的稳压电路进行稳压，与锂电池充电电路连接，配合供电给后方负载使用。
所述锂电池充电管理电路包含锂电池充电管理芯片及其外围电路和单节可充电锂电池。锂电池充电管理电路选用 ＲT9525 作为锂电池充放电控制芯片，电力设备( 负载) 与 ＲT9525充电管理芯片的系统连接管脚( SYS) 相连，单节锂电池与 ＲT9525 充电管理芯片的电源管脚( BAT) 相连，指示灯 LED1 与锂电池充电管理芯片的电源状态监测管脚( PGOOD) 连接，指示灯LED2与所述锂电池充电管理芯片的充电状态监测管脚(CHG)连接。充电电流设置管脚( ISETA) 决定充电电流值，充电故障计时管脚(TIMEＲ) 用来进行充电故障的计时，电源状态监测管脚(PGOOD) 控制指示灯LED1指示输入电源是否正常，充电状态监测管脚(CHG)控制指示灯LED2 指示充电是否完毕，限制充电电流的配置管脚(EN1、EN2) 及其外围电路可限制充电电流的最大值。
所述智能保护模块包含单片机、射频( RF) 模块和超级电容。智能保护模块中，单片机选用 AＲM7 系列微控制器( 以 STM8 为例) ; STM8 单片机电源输入为电能调理模块的输出; 当温度超标时，STM8 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 STM8 单片机供电。在射频模块中，射频芯片可选取SI4432。
附图说明
图1是所述新型的可充电式高压感应取电装置功能框图。
具体实施方式
本发明提供了一种新型的可充电式高压感应取电装置。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1所示为所述新型的可充电式高压感应取电装置功能框图，主要包括包括取电模块、电能调理模块、智能保护模块和锂电池充电管理电路组成。
取电模块包含一次母线、电流互感器磁芯、二次线圈、取样电阻、单刀双掷继电器。电流互感器磁芯、二次线圈和取样电阻根据电磁感应理论将一次母线中的电能取出。感应的电能经过电能调理模块中的整流电路、尖端泄放电路、纹波滤除电路和稳压电路调理后，与锂电池充电管理电路连接，进行锂电池的充电管理，整个锂电池充电管理电路运行过程中，充放电控制芯片ＲT9525 及其外围电路实现对所述单节锂电池的充放电管理。当芯片检测到输入管脚( VIN) 的电压足够时，同时给电力设备供电及给锂电池充电; 当芯片检测到VIN 管脚的电压仅够给电力设备提供电能时，优先给电力设备供电，停止对锂电池充电; 当芯片检测到 VIN 管脚的电压不够给电力设备供电时，ＲT9525 充电管理芯片控制锂电池放电给电力设备供电; 整个运行过程使电力设备可以得到安全稳定不间断的电能。智能保护电路中的单片机可监测尖端泄放电路的工作温度，并预设温度超标阈值、恢复阈值和超标时长。工作温度超标后，单片机控制模块通过控制单刀双掷继电器断开供电电路，直到尖端泄放电路的工作温度进入恢复阈值后，单刀双掷继电器重新接入供电电路。供电回路断开后，单片机控制模块由内部超级电容供电。当在预设超标时长内，尖端泄放电路的工作温度不能进入恢复阈值时，射频模块启动，下发电源装置故障命令。射频模块由单片机控制，将电源工作状态发送至后台主机，以便实时监控; 超级电容与单片机并联，用以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STM8 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STM8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 Zig Bee 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。通过各个模块的相互协作，使负载可以得到安全稳定不间断的电能。
Claims (8)
1.一种新型的可充电式高压感应取电装置，包括取电模块、电能调理模块、智能保护模块和锂电池充电管理电路组成；
各模块之间的连接关系为：取电模块将一次母线中的电能取出，感应的电能经过电能调理模块调理后，与锂电池充电管理电路连接，进行锂电池的充电管理，最后得到所期望的安全稳定不间断的电能。
2.智能保护模块用于监测电能调节模块中的尖端泄放电路的工作温度，根据温度投切开关，相应的控制投切供电电路，并且当在预设超标时长内，电能调节模块中的尖端泄放电路的工作温度不能进入恢复阈值时，智能保护模块中的射频模块启动，下发电源装置故障命令。
3.射频模块由单片机控制，将电源工作状态发送至后台主机，以便实时监控。
4.通过各个模块的相互协作，使负载可以得到安全稳定不间断的电能。
5.根据权利要求1所述的一种新型的可充电式高压感应取电装置，其特征在于：所述取电模块包含一次母线、电流互感器磁芯、二次线圈、取样电阻、单刀双掷继电器。
6.根据权利要求1所述的一种新型的可充电式高压感应取电装置，其特征在于：所述电能调理模块包括整流电路、尖端泄放电路、纹波滤除电容、稳压电路。
7.根据权利要求1所述的一种新型的可充电式高压感应取电装置，其特征在于：所述智能保护模块包含单片机、射频( RF) 模块和超级电容。
8.根据权利要求1所述的一种新型的可充电式高压感应取电装置，其特征在于：所述锂电池充电管理电路包含锂电池充电管理芯片及其外围电路和单节可充电锂电池。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109755009A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-14 | 南京师范大学 | 一种双磁芯单绕组线路感应取能装置及其配置方法 |
| CN115528791A (zh) * | 2022-11-22 | 2022-12-27 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 感应取能回路的自适应取放能方法、系统及装置 |
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2017
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Legal Events
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