CN108667153A - 一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置(1)，由无线供电电源(2)发射装置(3)、接收装置(4)、充电控制电路(5)和储能电池(6)组成，该装置由储能电池(6)直接向高压侧用电模块(7)供电，无线供电电源(2)作为能量补给装置，在储能电池(6)正常供电过程中，当电池电压降低到放电截止电压时，由无线供电电源(2)对储能电池(6)充电；当电池电压升高到充电限制电压时，无线供电电源(2)停止对储能电池(6)充电。本装置可以实现对高压侧用电模块(8)的不间断的、长期的、无线方式供电，对有源电子式互感器的发展具有重大意义。
Description
技术领域
本申请涉及互感器供电技术领域，尤其是涉及一种有源电子式互感器高压侧供电装置。
背景技术
电力系统中的互感器用于电力计量和继电保护，在一次设备与二次设备的连接中起重要作用，电子式互感器是互感器的发展趋势，其中电子式互感器分为有源型和无源型。有源型是利用光纤将高压侧的信号传递到低压侧，在高压侧通过传统互感器采集模拟信号，需要能够把模拟信号转化成数字信号的转换电路，所以在高压侧要有为转换电路供电的电源，但此电源不能够在高、低压之间用导线直接连接，因为这会带来绝缘和电磁干扰等问题。
现有的供电方式主要是高压母线取电方式供电和激光供电，但都有其缺陷。
高压母线取电方式供电存在以下问题：由于不同时间段用电负荷差异很大，所以导致母线电流的变化也很大。当电流很小时就会产生死区，导致不能正常供电，而当系统出现故障电流过大时，又要保证能够将多余的能量吸收掉，不至于被过电压损坏。
激光供电方式由于供电时需要很大的驱动电流，导致关键器件温度升高，工作寿命降低，长期可靠工作受到严重影响。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了有源电子式互感器高压侧供电解决方案，可以实现高压侧和低压侧之间无需连接导线，而是通过无线供电的方式解决了高压侧的供电难题，同时也无需高压母线取电的方式，避免了高压母线取电的种种问题，同时配有高循环次数的储能电池，可以实现不间断的、长期的、无线方式供电。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置1，由无线供电电源2发射装置3、接收装置4、充电控制电路5和储能电池6组成，其特征在于：由储能电池6直接向高压侧用电模块7供电，无线供电电源2作为能量补给装置，在储能电池6正常供电过程中，当充电控制电路5检测到电池电压降低到放电截止电压时，由接收装置4向发射装置3发送打开通信指令，发射装置3打开能量发射，接收装置4接收能量对储能电池6充电；当充电控制电路5检测到电池电压升高到充电限制电压时，接收装置4向发射装置3发送关闭通信指令，发射装置3关闭能量发射。
所述无线供电电源2由发射装置3和接收装置4组成，发射装置3位于电子式互感器的低压侧，接收装置4位于电子式互感器的高压侧，通过控制在被允许的情况下，发射装置3向接收装置4通过无线方式传递能量。
所述无线供电电源的接收装置4位于高压环境中，其外围被绝缘层8包裹或覆盖。
所述储能电池6在10C充电速率下具有1万次以上循环寿命的特性。
所述的发射装置3由高频电源31、阻抗匹配电路32和发射谐振器33、微控制器34和蓝牙模块35组成。
所述的接收装置4由接收谐振器41、阻抗匹配电路42、整流电路43和电压变换电路44组成。
所述充电控制电路5由微控制器51、蓝牙模块52和充电控制IC组成。
附图说明
图1为一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置的总体框图。
图2为发射装置结构图。
图3为接收装置结构图。
图4充电控制电路结构图。
具体实施方式
一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置1，由无线供电电源2发射装置3、接收装置4、充电控制电路5和储能电池6组成，其特征在于：由储能电池6直接向高压侧用电模块7供电，无线供电电源2作为能量补给装置，在储能电池6正常供电过程中，当充电控制电路5检测到电池电压降低到放电截止电压时，由接收装置4向发射装置3发送打开通信指令，发射装置3打开能量发射，接收装置4接收能量对储能电池6充电；当充电控制电路5检测到电池电压升高到充电限制电压时，接收装置4向发射装置3发送关闭通信指令，发射装置3关闭能量发射。
所述无线供电电源2由发射装置3和接收装置4组成，发射装置3位于电子式互感器的低压侧，接收装置4位于电子式互感器的高压侧，通过控制在被允许的情况下，发射装置3向接收装置4通过无线方式传递能量。
发射装置3由高频电源31、阻抗匹配电路32和发射谐振器33、微控制器34和蓝牙模块35组成。高频电源将直流电源转变成高频功率源，通过阻抗匹配电路连接到发射谐振器，发射谐振器可等效为LCR电路，当高频功率源的频率等于发射谐振器的谐振频率时，能量在谐振器中产生高频振荡。
所述的接收装置4由接收谐振器41、阻抗匹配电路42、整流电路43和电压变换电路44组成。当接收谐振器41的谐振频率和发射谐振器33的谐振频率相等时，能量从发射装置3通过自由空间传递到接收装置4。
所述充电控制电路5由微控制器51、蓝牙模块52和充电控制IC组成。
储能电池6在电量充足时，向高压侧用电模块7直接供电，随着电池电量被不断消耗，电池电压随之下降，当微控制器51检测到储能电池6的电压下降到放电截止电压时，通过蓝牙模块52发送信号给蓝牙模块35，然后微控制器34打开高频电源31，能量由发射装置3通过自由空间传递到接收装置4。
能量通过接收谐振器41经阻抗匹配电路42进入整流电路进行整流处理，将高频电转换成直流电，再通过电压变换电路44，将直流电的电压调节到充电控制IC53可以接收的电压范围。
充电控制IC53通过恒流的方式给储能电池6进行充电，在充电的同时微控制器51不断的检测储能电池6的电压，随着充电的进行，储能电池6的电压不断升高，当微控制器51检测到电池电压升高到充电限制电压时，通过蓝牙模块52发送信号给蓝牙模块35，然后微控制器34关闭高频电源31，能量停止由发射装置3通过自由空间向接收装置4传递，也即停止对储能电池6的充电。
发射装置3和接收装置4之间的无线供电距离要保持不变，以保证无线供电的稳定性。
无线供电电源的接收装置4位于高压环境中，其外围被绝缘层8包裹或覆盖，该绝缘层材料包括但不限于环氧树脂、硫化硅橡胶等绝缘材料。
储能电池6在10C充电速率下具有1万次以上的循环寿命，以确保无线供电装置1具有较长的使用寿命。
无线供电电源2通过充电控制电路5对储能电池6的充电功率必须大于高压侧用电模块7的耗电功率，以确保无线供电装置1可以实现不间断供电的功能。
通过以上方案可以实现当储能电池6电量充足时由储能电池6向高压侧用电模块7供电，当储能电池6电量不足时，由无线供电电源2向储能电池6补给电量，整个电子式互感器高压侧和低压侧之间实现无线能量传递，无需高压母线取电的方式，避免了高压母线取电的种种问题，同时无线供电装置1配有高循环次数的储能电池，可以实现不间断长期稳定工作。
以上对本发明所提供的一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置，进行了详细的介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明是适用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，同时对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置(1)，由无线供电电源(2)发射装置(3)、接收装置(4)、充电控制电路(5)和储能电池(6)组成，其特征在于：由储能电池(6)直接向高压侧用电模块(7)供电，无线供电电源作为能量补给装置，在储能电池(6)正常供电过程中，当充电控制电路(5)检测到电池电压降低到放电截止电压时，由接收装置(4)向发射装置(3)发送打开通信指令，发射装置(3)打开能量发射，接收装置(4)接收能量对储能电池(6)充电；当充电控制电路(5)检测到电池电压升高到充电限制电压时，接收装置(4)向发射装置(3)发送关闭通信指令，发射装置(3)关闭能量发射。
2.如权利要求1所述的一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置(1)，其特征在于：所述无线供电电源(2)由发射装置(3)和接收装置(4)组成，发射装置(3)位于电子式互感器的低压侧，接收装置(4)位于电子式互感器的高压侧，通过控制在被允许的情况下，发射装置(3)向接收装置(4)通过无线方式传递能量。
3.如权利要求1所述的一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置(1)，其特征在于：发射装置(3)和接收装置(4)之间的无线供电距离要保持不变。
4.如权利要求1所述的一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置(1)，其特征在于：所述无线供电电源的接收装置(4)位于高压环境中，其外围被绝缘层(8)包裹或覆盖。
5.如权利要求1所述的一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置(1)，其特征在于：所述储能电池(6)在10C充电速率下具有1万次以上的循环寿命。
6.如权利要求1所述的一种用于有源电子式互感器高压侧无线供电装置(1)，其特征在于：无线供电电源(2)通过充电控制电路(5)对储能电池(6)的充电功率必须大于高压侧用电模块(7)的耗电功率。
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