CN108521174A - 一种高压交变电场取能电路及自励式电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压交变电场取能电路及自励式电源，包括高电位导体、感应电极对地电容及取能电容，取能电容的一端与高电位导体相连接，取能电容的另一端经感应电极对地电容后接地，该取能电路及自励式电源能够实现稳定的取能供电。

Description

一种高压交变电场取能电路及自励式电源
技术领域
本发明属于电力系统在线监测领域，涉及一种高压交变电场取能电路及自励式电源。
背景技术
随着智能电网在线监测技术的发展，当需要对电力系统中的高电位端设备进行监测时，如何解决监控前端的设备供电问题成为一个技术难点。目前的供电方式分两种，包括自励式取能及传输供电。
传输供电方式主要是通过光纤或微波方式，将能量从低电位端传输给高电位端的在线测量装置，其主要缺点是效率较低，造价昂贵，且长期工作的稳定性较差。
自主取能的技术方案主要包括，电池供电，CT线圈供电、太阳能和风能供电，以上取电方式均存在一定的技术局限性，例如，电池方式需要定期停电进行更换，CT式受到负荷电流的影响，以及线路停电时无法正常工作，存在较大的供电盲区，难以保证供电的稳定性；其他方式受到自然条件的限制，同样会影响到供电的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高压交变电场取能电路及自励式电源，该取能电路及自励式电源能够实现稳定的取能供电。
为达到上述目的，本发明所述的高压交变电场取能电路包括高电位导体、感应电极对地电容及取能电容，取能电容的一端与高电位导体相连接，取能电容的另一端经感应电极对地电容后接地。
高电位导体为高压母线或架空导线。
本发明所述的自励式电源包括高电位导体、输出储能电容、变压器、若干MOS管开关、若干并联放电二极管、若干并联放电二极管及若干高压充电电容；
其中，第一个MOS管开关的漏极与高电位导体相连接，前一个MOS管开关的源极与后一个MOS管开关的漏极相连接，最后一个MOS管开关的源极与变压器原边绕组的一端相连接，其中，一个MOS管开关对应一个高压充电电容、一个串联充电二极管及一个并联放电二极管，其中，其中，高压充电电容的一端与对应MOS管开关的漏极相连接，高压充电电容的另一端与对应并联放电二极管的负极及串联充电二极管的正极相连接，串联充电二极管的负极与对应MOS管开关的源极相连接，前一个并联放电二极管的正极与后一个并联放电二极管的负极相连接，最后一个并联放电二极管的正极与变压器原边绕组的另一端相连接，输出储能电容的一端与变压器副边绕组的一端相连接，输出储能电容的另一端与变压器副边绕组的另一端相连接；
各MOS管开关的栅极分别与开关导通控制单元的输出端相连接。
变压器的副边绕组经整流电路与输出储能电容相连接。
整流电路与输出储能电容之间设置有输出滤波电感。
所述整流电路为桥式整流电路。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的高压交变电场取能电路及自励式电源在具体操作时，通过高电位导体的容性泄漏电流对高电位端的储能电容进行充电，以实现稳定的取能。另外，自励式电源在充电过程中，各MOS管开关断开，使各高压充电电容与串联充电二极管构成串联充电回路，通过高压充电电容进行储能，在放电过程中，闭合各MOS管开关，使各高压充电电容与各并联放电二极管组成并联放电电路，各高压充电电容所储存能量通过变压器输出到输出储能电容上，以实现稳定的取能供电。另外，需要说明的是，本发明采用MOS管开关作为充电过程与放电过程的切换，电源内部功耗较低，工作效率较高，同时变压器工作于较低的工作电压下，可进一步提高变压器绕组的耦合系数，提高变压器的工作效率及绝缘可靠性。
附图说明
图1为本发明中高压交变电场取能电路的结构示意图；
图2为本发明中自励式电源的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的高压交变电场取能电路包括高电位导体、感应电极对地电容Cg及取能电容C，取能电容C的一端与高电位导体相连接，取能电容C的另一端经感应电极对地电容Cg后接地；高电位导体为高压母线或架空导线。
当取能电容C为n级串联时，总的电容量为单只能电容器的1/n倍，根据取能电容C与线路等效泄漏电容的分压关系，此时，取能电容C的充电电压及电场能量较之单个取能电容C提高了n倍。
当取能电容C为n级并联时，总电容量及放电电流提高到单只取能电容C的n倍，而放电电压减小为充电电压的1/n倍。
参考图2，基于上述原理，本发明所述的自励式电源包括高电位导体、输出储能电容Cs、变压器T、若干MOS管开关K、若干并联放电二极管Dp、若干并联放电二极管Dp及若干高压充电电容C1；其中，第一个MOS管开关K的漏极与高电位导体相连接，前一个MOS管开关K的源极与后一个MOS管开关K的漏极相连接，最后一个MOS管开关K的源极与变压器T原边绕组的一端相连接，其中，一个MOS管开关K对应一个高压充电电容C1、一个串联充电二极管Ds及一个并联放电二极管Dp，其中，其中，高压充电电容C1的一端与对应MOS管开关K的漏极相连接，高压充电电容C1的另一端与对应并联放电二极管Dp的负极及串联充电二极管Ds的正极相连接，串联充电二极管Ds的负极与对应MOS管开关K的源极相连接，前一个并联放电二极管Dp的正极与后一个并联放电二极管Dp的负极相连接，最后一个并联放电二极管Dp的正极与变压器T原边绕组的另一端相连接，输出储能电容Cs的一端与变压器T副边绕组的一端相连接，输出储能电容Cs的另一端与变压器T副边绕组的另一端相连接；各MOS管开关K的栅极分别与开关导通控制单元P的输出端相连接。
变压器T的副边绕组经整流电路与输出储能电容Cs相连接；整流电路与输出储能电容Cs之间设置有输出滤波电感Ls；所述整流电路为桥式整流电路。
基于以上元件及电路方案，本发明的自励式电源工作原理包括串联充电过程及并联放电过程，具体为：
充电过程为：将各MOS管开关K处于断开状态，各高压充电电容C1与各串联充电二极管Ds构成串联充电回路，由电路的分压关系可知，每一级串联充电回路的充电电压为总电压的1/n。
各MOS管开关K闭合，电源启动放电过程，由各高压充电电容C1与各并联放电二极管Dp构成并联放电回路，将所储能量通过变压器T及整流电路输出到输出储能电容Cs上。

Claims (6)

1.一种高压交变电场取能电路，其特征在于，包括高电位导体、感应电极对地电容(Cg)及取能电容(C)，取能电容(C)的一端与高电位导体相连接，取能电容(C)的另一端经感应电极对地电容(Cg)后接地。
2.根据权利要求1所述的高压交变电场取能电路，其特征在于，高电位导体为高压母线或架空导线。
3.一种自励式电源，其特征在于，包括高电位导体、输出储能电容(Cs)、变压器(T)、若干MOS管开关(K)、若干并联放电二极管(Dp)、若干并联放电二极管(Dp)及若干高压充电电容(C1)；
其中，第一个MOS管开关(K)的漏极与高电位导体相连接，前一个MOS管开关(K)的源极与后一个MOS管开关(K)的漏极相连接，最后一个MOS管开关(K)的源极与变压器(T)原边绕组的一端相连接，其中，一个MOS管开关(K)对应一个高压充电电容(C1)、一个串联充电二极管(Ds)及一个并联放电二极管(Dp)，其中，其中，高压充电电容(C1)的一端与对应MOS管开关(K)的漏极相连接，高压充电电容(C1)的另一端与对应并联放电二极管(Dp)的负极及串联充电二极管(Ds)的正极相连接，串联充电二极管(Ds)的负极与对应MOS管开关(K)的源极相连接，前一个并联放电二极管(Dp)的正极与后一个并联放电二极管(Dp)的负极相连接，最后一个并联放电二极管(Dp)的正极与变压器(T)原边绕组的另一端相连接，输出储能电容(Cs)的一端与变压器(T)副边绕组的一端相连接，输出储能电容(Cs)的另一端与变压器(T)副边绕组的另一端相连接；
各MOS管开关(K)的栅极分别与开关导通控制单元(P)的输出端相连接。
4.根据权利要求3所述的自励式电源，其特征在于，变压器(T)的副边绕组经整流电路与输出储能电容(Cs)相连接。
5.根据权利要求4所述的自励式电源，其特征在于，整流电路与输出储能电容(Cs)之间设置有输出滤波电感(Ls)。
6.根据权利要求4所述的自励式电源，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路。
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