CN110048516A - 一种宽范围大电流保护的电流取电系统 - Google Patents
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Abstract
一种宽范围大电流保护的电流取电系统，属于电源技术领域。包括电流互感器，在电流互感器二次侧线圈的两侧连接有输出直流电压的取电模块，其特征在于：在电流互感器二次线圈的两侧还分别并联有直流保护模块以及交流保护模块，在交流保护模块中设置有实现电流互感器二次侧线圈短接的短接元件以及驱动短接元件通断的交流保护控制模块；在直流保护模块中设置有开关器件，电流互感器二次侧线圈的交流信号通过开关器件接入电位参考端，还设置有驱动开关器件通断的直流保护控制模块。在本宽范围大电流保护的电流取电系统中，同时实现了直流保护和交流保护，共同完成通过电流互感器实现的电流电源可以在持续大电流或超大电流冲击时安全可靠运行。
Description
技术领域
一种宽范围大电流保护的电流取电系统，属于电源技术领域。
背景技术
随着电力自动化的快速发展，电力系统在线监测设备越来越多，传统的电力监控设备，所需电源通常取自工频变压器或者电压互感器，属于电压供电电源。随着本领域水平的不断提高，越来越多的在线监测设备已不需要大功率的供电电源（如工频变压器、电压互感器等），同时许多杆塔上也已不再配备大功率的供电电源，因此电流供电方式的应用越来越多，特别是在分布式在线监测方面，电流供电方式更具有无可比拟的优越性。虽然很多在线监测设备采用太阳能供电，但太阳能供电也有天气条件限制、储能要求高等固有缺陷，不能完全满足在线监测设备的供电需求，因此通过电流磁感应取电是目前便捷有效的供电方式。
电磁电流取电系统通常需要对取能电流互感器的二次电流输出进行整流获得直流电压，再对直流电压进行DC/DC变换，获得所需的不同电压幅度的直流稳压电源。一般情况下，稳压电源所需提供的负载功率都很有限，大到几瓦，小到几十毫瓦，而通常的互感器输入电流范围却很宽，小到几安培，大到上百上千安培，故障时电流甚至则可达几十千安，因此为了保证电流取能电源在宽范围、大电流输入情况下能长期安全稳定可靠运行，其中大电流保护电路的设计是必不可少的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种同时实现了直流保护和交流保护，共同完成通过电流互感器实现的电流电源可以在持续大电流或超大电流冲击时安全可靠运行的宽范围大电流保护的电流取电系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该宽范围大电流保护的电流取电系统，包括电流互感器，在电流互感器二次侧线圈的两侧连接有输出直流电压的取电模块，取电模块包括依次连接的整流滤波电路、电压转换电路，其特征在于：在电流互感器二次线圈的两侧还分别并联有直流保护模块以及交流保护模块，所述整流滤波电路和电压转换电路输出的电压信号分别接入直流保护模块中；
在交流保护模块中设置有实现电流互感器二次侧线圈短接的短接元件以及驱动短接元件通断的交流保护控制模块；
在直流保护模块中设置有开关器件，电流互感器二次侧线圈的交流信号通过开关器件接入电位参考端，还设置有驱动开关器件通断的直流保护控制模块。
优选的，所述的短接元件为可控硅W1，电流互感器二次侧线圈的两端与可控硅W1的两端相连，可控硅W1的控制端接入交流保护控制模块。
优选的，所述的交流保护控制模块包括可控硅W2，电阻R1~R4以及稳压管T1~T2，电流互感器二次侧线圈的两端分别连接稳压管T1的阳极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端同时连接电阻R3的另一端以及可控硅W2的控制端，电阻R3的另一端连接稳压管T2的阳极，稳压管T1的阴极和稳压管T2的阴极相连；
电流互感器二次侧线圈的两端还分别连接电阻R1以及电阻R2的一端，电阻R1及电阻R2的另一端分别连接可控硅W2的两端，电阻R2的另一端同时连接可控硅W1的控制端。
优选的，所述的开关器件为MOS管J1~J2，MOS管J1~J2的源极同时连接所述的电位参考端，MOS管J1~J2的漏极分别连接电流互感器二次侧线圈的两端，MOS管J1~J2的栅极同时连接所述的直流保护控制模块。
优选的，所述的直流保护控制模块包括三极管Q1，微处理器U1以及电阻R5~R7，电压信号V3串联电阻R6~R7接地，电阻R6~R7组成电阻分压电路，分压得到的电压送入微处理器U1的输入端，微处理器U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接入电压信号V1，三极管Q1的发射极串联电阻R5接地，三极管Q1的集电极连接MOS管J1~J2的栅极。
优选的，所述的电压信号V3为流滤波电路送入的电压信号。
优选的，述的电压信号V1为电压转换电路输出的电压信号。
优选的，所述稳压管T1~T2的稳定电压与电压转换电路的输出电压相同。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、在本宽范围大电流保护的电流取电系统中，同时实现了直流保护和交流保护，共同完成通过电流互感器实现的电流电源可以在持续大电流或超大电流冲击时安全可靠运行。
2、在直流保护单元中，利用MOS管导通阻抗极小的特点，在大电流长期运行时通过MOS元件实现交流短路控制，实现了宽范围大电流输入时的电流电源能量回送功能，解决了保护元件体积大温升高的问题。采用低导通阻抗的MOS管实现交流过压保护，该保护回路控制取自直流稳压电源电路，其很好地实现了负载功率变化时的取能控制，特别是负载带有储能元件时，可以跟随储能容量大小自动调节充电功率，实现取能效益最大化。
3、稳压管T1~T2的稳定电压与上述电压转换电路的输出电压相同，从而实现交流保护单元与直流保护单元协调控制，且未与直流保护单元直接连接，即使直流稳压电源及其负载出现异常情况，其可以提供保护功能，不会对电源本身及用电设备造成不利影响。
4、直流保护模块和交流保护模块同时运行，二者相互协调相互补充，即解决了单一交流保护控制存在的保护元件发热量大、温升高的问题，也解决了单一交流保护控制在负载功率可变要求的情况下不能反映负载需求的问题。
5、在直流保护模块中，采用MOS管组成保护回路，因MOS导通阻抗极低，即使二次稳态电流大到十几、二十几安培，导通压降也不过几十毫伏，元件本身功耗可以做到很小，从而降低局部元件温升和电源整体温升，使得电源可以在额定电流上千安培的高压输电线路上安装运行，保证在线监测设备的安全可靠供电。
6、在交流保护模块中，采用可控硅保护回路，则可对几十千安的故障电流进行快速保护导通，限制二次过电压冲击，特别是发生瞬时雷电流冲击时，两个保护回路相互配合，完整实现了稳态和暂态大电流的能量控制，实现大电流保护，保证电源本身及用电设备的安全可靠运行。
附图说明
图1为宽范围大电流保护的电流取电系统原理方框图。
图2为宽范围大电流保护的电流取电系统原理交流保护单元电路原理图。
图3为宽范围大电流保护的电流取电系统原理直流保护单元电路原理图。
具体实施方式
图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种宽范围大电流保护的电流取电系统，包括对交流电的大电流起到保护作用的交流保护模块以及交流保护控制模块以及对直流电的大电流起到保护作用的直流保护模块以及直流保护控制模块，还包括取电模块。交流保护模块、直流保护模块以及取电模块同时并联在电流互感器二次侧电磁感应线圈（以下简称电磁感应线圈）的两侧。
交流保护控制模块与交流保护模块相连，驱动交流保护模块的通断。
直流保护控制模块包括微处理器、直流电压检测电路和控制电源电路，直流电压检测电路的输出端以及控制电源电路的输出端分别与微处理器的输入端相连，微处理器的输出端与直流保护模块的输入端相连。
取电模块包括整流滤波电路、电压转换电路，自电磁感应线圈输出的交流电首先应该整流滤波电路进行整流滤波后得到直流电压信号并送入电压转换电路，电压转换电路将整流滤波得到的直流电压信号转换为所需要的直流电压并进行输出。整流滤波电路输出的电压信号同时送入上述的直流电压检测电路的输入端，电压转换电路输出的电压信号同时送入上述的控制电源电路中。
由图2所示，上述的交流保护单元包括可控硅W1~W2，电阻R1~R4以及稳压管T1~T2，电流互感器B1的二次侧线圈分别连接在可控硅W1的两端，电流互感器B1的二次侧线圈还分别连接电阻R1以及电阻R2的一端，电阻R1及电阻R2的另一端分别连接可控硅W2的两端，电阻R2的另一端同时连接可控硅W1的控制端。电流互感器B1的二次侧线圈还分别连接稳压管T1的阳极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端同时连接电阻R3的另一端以及可控硅W2的控制端，电阻R3的另一端连接稳压管T2的阳极，稳压管T1的阴极和稳压管T2的阴极相连。
在图2所示的电路图中，可控硅W1为上述的交流保护模块，可控硅W2、电阻R1~R4以及稳压管T1~T2组成上述的交流保护控制模块，当电流互感器B1二次侧线圈得到的交流电压数值超过稳压管T1~T2的稳定电压之后被击穿，稳压管T1~T2被击穿之后输出电压值将可控硅W2和可控硅W1依次导通，实现将电流互感器B1二次侧线圈短路，起到保护作用。可控硅W1~W2采用大功率可控硅，实现了交流过流及过压保护。
稳压管T1~T2的稳定电压与上述电压转换电路的输出电压相同，从而实现交流保护单元与直流保护单元协调控制，且未与直流保护单元直接连接，即使直流稳压电源及其负载出现异常情况，其可以提供保护功能，不会对电源本身及用电设备造成不利影响。
如图3所示，上述的直流保护单元包括MOS管J1~J2，三极管Q1，微处理器U1以及电阻R5~R7。其中MOS管J1~J2组成上述的直流保护模块，电阻R6~R7、三极管Q1和电阻R5以及微处理器U1分别组成直流保护控制模块中的直流电压检测电路、控制电源电路以及微处理器。
电压信号V3串联电阻R6~R7接地，电阻R6~R7组成电阻分压电路，分压得到的电压送入微处理器U1的输入端，电压信号V3为上述整流滤波电路送入的电压信号。同时送入微处理器U1输出端的还包括电压信号V2，电压信号V2为微处理器U1的工作电源。微处理器U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接入电压信号V1，三极管Q1的发射极串联电阻R5接地，电压信号V1为电压转换电路输出的电压信号。
三极管Q1的集电极同时连接MOS管J1~J2的栅极，MOS管J1~J2的源极同时连接电压V4，电压V4为直流回路的参考电位。MOS管J1~J2的漏极分别连接电流互感器B1二次侧线圈的两端。微处理器U1对输入的两路电压信号进行比较，当电压信号的差值超过预定值时，微处理器输出电压信号将三极管Q1触发，三极管Q1触发后进一步将MOS管J1~J2导通。
在直流保护单元中，利用MOS管导通阻抗极小的特点，在大电流长期运行时通过MOS元件实现交流短路控制，实现了宽范围大电流输入时的电流电源能量回送功能，解决了保护元件体积大温升高的问题。采用低导通阻抗的MOS管实现交流过压保护，该保护回路控制取自直流稳压电源电路，其很好地实现了负载功率变化时的取能控制，特别是负载带有储能元件时，可以跟随储能容量大小自动调节充电功率，实现取能效益最大化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种宽范围大电流保护的电流取电系统，包括电流互感器，在电流互感器二次侧线圈的两侧连接有输出直流电压的取电模块，取电模块包括依次连接的整流滤波电路、电压转换电路，其特征在于：在电流互感器二次线圈的两侧还分别并联有直流保护模块以及交流保护模块，所述整流滤波电路和电压转换电路输出的电压信号分别接入直流保护模块中；
在交流保护模块中设置有实现电流互感器二次侧线圈短接的短接元件以及驱动短接元件通断的交流保护控制模块；
在直流保护模块中设置有开关器件，电流互感器二次侧线圈的交流信号通过开关器件接入电位参考端，还设置有驱动开关器件通断的直流保护控制模块。
2.根据权利要求1所述的宽范围大电流保护的电流取电系统，其特征在于：所述的短接元件为可控硅W1，电流互感器二次侧线圈的两端与可控硅W1的两端相连，可控硅W1的控制端接入交流保护控制模块。
3.根据权利要求1所述的宽范围大电流保护的电流取电系统，其特征在于：所述的交流保护控制模块包括可控硅W2，电阻R1~R4以及稳压管T1~T2，电流互感器二次侧线圈的两端分别连接稳压管T1的阳极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端同时连接电阻R3的另一端以及可控硅W2的控制端，电阻R3的另一端连接稳压管T2的阳极，稳压管T1的阴极和稳压管T2的阴极相连；
电流互感器二次侧线圈的两端还分别连接电阻R1以及电阻R2的一端，电阻R1及电阻R2的另一端分别连接可控硅W2的两端，电阻R2的另一端同时连接可控硅W1的控制端。
4.根据权利要求1所述的宽范围大电流保护的电流取电系统，其特征在于：所述的开关器件为MOS管J1~J2，MOS管J1~J2的源极同时连接所述的电位参考端，MOS管J1~J2的漏极分别连接电流互感器二次侧线圈的两端，MOS管J1~J2的栅极同时连接所述的直流保护控制模块。
5.根据权利要求4所述的宽范围大电流保护的电流取电系统，其特征在于：所述的直流保护控制模块包括三极管Q1，微处理器U1以及电阻R5~R7，电压信号V3串联电阻R6~R7接地，电阻R6~R7组成电阻分压电路，分压得到的电压送入微处理器U1的输入端，微处理器U1的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接入电压信号V1，三极管Q1的发射极串联电阻R5接地，三极管Q1的集电极连接MOS管J1~J2的栅极。
6.根据权利要求5所述的宽范围大电流保护的电流取电系统，其特征在于：所述的电压信号V3为流滤波电路送入的电压信号。
7.根据权利要求5所述的宽范围大电流保护的电流取电系统，其特征在于：所述的电压信号V1为电压转换电路输出的电压信号。
8.根据权利要求3所述的宽范围大电流保护的电流取电系统，其特征在于：所述稳压管T1~T2的稳定电压与电压转换电路的输出电压相同。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110729772A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-01-24 | 青岛科汇电气有限公司 | 一种电子式电流互感器智能取电电源及取电控制方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102570855A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-07-11 | 江苏省电力公司连云港供电公司 | 从高压侧感应取电的电源装置 |
| CN207166158U (zh) * | 2017-08-21 | 2018-03-30 | 安徽科盟电子科技有限公司 | 一种用于高压输电线路的高效取电装置 |
| CN207896717U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-09-21 | 郑州泰恩科技有限公司 | 一种用于电力监测设备的ct取电装置 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102570855A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-07-11 | 江苏省电力公司连云港供电公司 | 从高压侧感应取电的电源装置 |
| CN207166158U (zh) * | 2017-08-21 | 2018-03-30 | 安徽科盟电子科技有限公司 | 一种用于高压输电线路的高效取电装置 |
| CN207896717U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-09-21 | 郑州泰恩科技有限公司 | 一种用于电力监测设备的ct取电装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110729772A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-01-24 | 青岛科汇电气有限公司 | 一种电子式电流互感器智能取电电源及取电控制方法 |
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