CN110707764B - 用于opgw监测的感应取电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种用于OPGW监测的感应取电系统，包括电流互感器CT、整流电路ZL、开关电路、保护控制电路以及备用电源电路；电流互感器CT用于从OPGW线路上进行感应取电并输出至整流电路ZL，所述整流电路ZL的输出端与开关电路的输入端连接，开关电路的第二输出端向用电设备供电，所述保护控制电路用于检测开关电路输入过压或者过流时控制开关电路断开，所述备用电源电路的输入端与开关电路的第一输出端连接，备用电源电路的输出端向用电设备供电，通过上述结构，能够从OPGW输电线路上进行感应取电并持续供给后续的监测设备，而且在输电线路断电下仍然能够持续运行一定时间，为后续的告警以及抢修提供持续的数据支持，而且还能够对取电过程中的过流、过压进行检测，并在过流过压时及时执行保护确保后续用电设备的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种取电系统，尤其涉及一种用于OPGW监测的感应取电系统。
背景技术
OPGW为光线复合架空地线的简称，为光线与输电线路结合组成的一种复合型输电通信设备，在OPGW运行过程中，需要对OPGW的运行状态进行监测，在监测过程中必然会应用到供电系统，在传统的供电中，一般采用光伏发电和蓄电池或者其结合，光伏发电由于受天气的影响，其供电稳定性差，而蓄电池，包括新型的锂电池，即使与光伏结合，虽然续航能力提升，但是同样存在稳定性，续航能力低，尤其是在连续的阴雨天气条件下，虽然现有技术中，采用电流互感器进行取电，解决了上述技术难题，但是，现有的电流互感器取电中，一方面由于线路电压、电流存在波动，从而输出电能也存在波动，而在后续的处理电路中不能够有效地进行保护，经常出现烧损的监测设备的故障，另一方面，现有的电流互感器是不允许开路存在的，否则其二次侧会感应出高压，而二次侧的高压作用于初级线圈上时，电压更高，面会烧损电流互感器自身，还会对输电线路造成影响。
因此，为了解决上述技术问题，继续提出一种新的感应取电装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于OPGW监测的感应取电系统，能够从OPGW输电线路上进行感应取电并持续供给后续的监测设备，而且在输电线路断电下仍然能够持续运行一定时间，为后续的告警以及抢修提供持续的数据支持，而且还能够对取电过程中的过流、过压进行检测，并在过流过压时及时执行保护确保后续用电设备的安全。
本发明提供的一种用于OPGW监测的感应取电系统，包括电流互感器CT、整流电路ZL、开关电路、保护控制电路以及备用电源电路；
电流互感器CT用于从OPGW线路上进行感应取电并输出至整流电路ZL，所述整流电路ZL的输出端与开关电路的输入端连接，开关电路的第二输出端向用电设备供电，所述保护控制电路用于检测开关电路输入过压或者过流时控制开关电路断开，所述备用电源电路的输入端与开关电路的第一输出端连接，备用电源电路的输出端向用电设备供电。
进一步，所述开关电路包括电阻R5、电阻R6、PMOS管Q3、电阻R13、电阻R14、稳压管DW2、稳压管DW3以及二极管D3；
所述电阻R5的一端作为开关电路的输入端与整流电路ZL的正输出端连接，电阻R5的另一端通过电阻R6接地，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与PMOS管Q3的源极连接，PMOS管Q3的源极通过电阻R13与栅极连接，PMOS管Q3的栅极通过电阻R14接地，PMOS管Q3的栅极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，PMOS管Q3的漏极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，稳压管DW3的负极和PMOS管Q3的漏极之间的公共连接点与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极作为开关电路的第二输出端，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点作为开关电路的第一输出端。
进一步，所述保护控制电路包括稳压管DW1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、三极管Q4以及三极管Q5；
所述电感L1的一端连接于二极管D3的负极，另一端连接于PMOS管Q3的源极，稳压管DW1的负极连接于电感L1与二极管D3之间的公共连接点，稳压管DW1的正极通过电阻R9接地，稳压管DW1的正极通过电阻R8与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的基极通过电容C2接地，三极管Q5的基极通过电阻R12接地，三极管Q5的集电极连接于电感L1与PMOS管Q3的源极之间的公共连接点，三极管Q5的发射极作为保护控制电路的输出端连接于PMOS管Q3的栅极，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接于电感L1与二极管D3之间的公共连接点，三极管Q4的集电极连接于三极管Q5的基极，三极管Q4的基极通过电阻R11连接于电感L1与PMOS管Q3的源极之间的公共连接点，其中，三极管Q4为P型三极管，电阻R10与电阻R11的阻值相等。
进一步，还包括互感器开路保护电路，所述互感器开路保护电路包括开路检测电路和开路保护执行电路，所述开路检测电路用于检测电流互感器CT的开路状态，并向开路保护执行电路以及备用电源电路输出触发控制信号，所述开路保护执行电路用于根据触发控制信号消除电路互感器CT的开路状态。
进一步，所述开路保护执行电路包括电阻R15、电阻R16、三极管Q8、可控硅Q6、继电器J1以及电阻R4；
继电器J1的常闭开关J1-K的一端连接于整流电路ZL的正输入端与电流互感器CT的次级线圈之间的公共连接点，继电器J1的常闭开关J1-K的另一端通过电阻R4接地，三极管Q8的发射极通过继电器J1的线圈接地，三极管Q8的集电极通过电阻R16与二极管D4的负极连接，三极管Q8的基极通过电阻R15与二极管D4的正极连接，三极管Q8的基极与可控硅Q6的正极连接，可控硅Q6的负极接地，可控硅Q6的控制极作为开关保护执行电路的控制输入端与开路检测电路的输出端连接。
进一步，所述开路检测电路包括瞬态抑制二极管TVS1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1以及电容C1；
瞬态抑制二极管TVS1的一端连接于整流电路ZL的正输入端与电流互感器CT的次级线圈之间的公共连接点，瞬态抑制二极管TVS1通过电阻R1和电阻R2串联后接地，电阻R1和电阻R2的公共连接点与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R3与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，电容C1和电阻R3之间的公共连接点作为开路检测电路的输出端。
进一步，所述备用电源电路包括二极管D2、电阻R7、锂电池BAT1、电池管理电路U1、电阻R7、电阻R18、电阻R19、电阻R20、三极管Q2、三极管Q1以及三极管Q7；
二极管D2的正极连接于开关电路的第一输出端，二极管D2的负极通过电阻R7与电池管理电路U1的充电端连接，电池管理电路U1的充电输出端与锂电池连接，电池管理电路U1的放电输出端通过电阻R17与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极作为备用电路原路的输出端，三极管Q1的发射极连接于三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极通过电阻R18与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的发射极通过电阻R20与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极作为备用电源电路的控制输入端与开路检测电路的输出端连接，三极管Q1的基极通过电阻R19与PMOS管Q3的漏极连接；三极管Q1为P型三极管。
进一步，还包括放电间隙FD，所述放电间隙FD的两端分别连接于电流互感器CT的次级线圈的两端。
进一步，所述整流电路ZL为二极管组成的全桥式整流电路。
本发明的有益效果：通过本发明，能够从OPGW输电线路上进行感应取电并持续供给后续的监测设备，而且在输电线路断电下仍然能够持续运行一定时间，为后续的告警以及抢修提供持续的数据支持，而且还能够对取电过程中的过流、过压进行检测，并在过流过压时及时执行保护确保后续用电设备的安全。
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，如图所示：
本发明提供的一种用于OPGW监测的感应取电系统，包括电流互感器CT、整流电路ZL、开关电路、保护控制电路以及备用电源电路；
电流互感器CT用于从OPGW线路上进行感应取电并输出至整流电路ZL，所述整流电路ZL的输出端与开关电路的输入端连接，开关电路的第二输出端向用电设备供电，所述保护控制电路用于检测开关电路输入过压或者过流时控制开关电路断开，所述备用电源电路的输入端与开关电路的第一输出端连接，备用电源电路的输出端向用电设备供电，通过上述结构，能够从OPGW输电线路上进行感应取电并持续供给后续的监测设备，而且在输电线路断电下仍然能够持续运行一定时间，为后续的告警以及抢修提供持续的数据支持，而且还能够对取电过程中的过流、过压进行检测，并在过流过压时及时执行保护确保后续用电设备的安全，其中，所述整流电路ZL为二极管组成的全桥式整流电路。
本实施例中，所述开关电路包括电阻R5、电阻R6、PMOS管Q3、电阻R13、电阻R14、稳压管DW2、稳压管DW3以及二极管D3；
所述电阻R5的一端作为开关电路的输入端与整流电路ZL的正输出端连接，电阻R5的另一端通过电阻R6接地，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与PMOS管Q3的源极连接，PMOS管Q3的源极通过电阻R13与栅极连接，PMOS管Q3的栅极通过电阻R14接地，PMOS管Q3的栅极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，PMOS管Q3的漏极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，稳压管DW3的负极和PMOS管Q3的漏极之间的公共连接点与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极作为开关电路的第二输出端，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点作为开关电路的第一输出端，其中，电阻R5和电阻R6组成一个电流转电压电路，并且电阻R5还起到限压限流的作用。
本实施例中，所述保护控制电路包括稳压管DW1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、三极管Q4以及三极管Q5；
所述电感L1的一端连接于二极管D3的负极，另一端连接于PMOS管Q3的源极，稳压管DW1的负极连接于电感L1与二极管D3之间的公共连接点，稳压管DW1的正极通过电阻R9接地，稳压管DW1的正极通过电阻R8与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的基极通过电容C2接地，三极管Q5的基极通过电阻R12接地，三极管Q5的集电极连接于电感L1与PMOS管Q3的源极之间的公共连接点，三极管Q5的发射极作为保护控制电路的输出端连接于PMOS管Q3的栅极，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接于电感L1与二极管D3之间的公共连接点，三极管Q4的集电极连接于三极管Q5的基极，三极管Q4的基极通过电阻R11连接于电感L1与PMOS管Q3的源极之间的公共连接点，其中，三极管Q4为P型三极管，电阻R10与电阻R11的阻值相等。
对于过压的检测：当电压过大时，即超过稳压管DW1的承受电压，稳压管DW1击穿导通，此时电流通过电阻R8使得三极管Q5导通，此时，PMOS管Q3的源极和栅极之间电压相等，从而PMOS管Q3截止，从而断开后续供电，起到保护作用。
对于过流检测：当输入电流出现瞬变且幅度过大时，在电感L1的左侧感应出高压，从而使的P型三级管Q4的发射极的电压大于基极电压，进而使得三极管Q4导通，进而控制三极管Q5导通，最终控制PMOS管Q3截止，从而起到过流保护的作用，此种方式为L1的左侧感应的高压不足以是DW1导通的情形，当L1感应的高压足以使的DW1导通时，稳压管DW1也会导通，并通过电阻R9泄压。
当执行过压或者过流保护时，此时后续的用电设备则不会得电，停止工作，由于OPGW输电线路这种过压、过流的波动持续时间不会太长，比如电网中大功率设备启动时，因此，停止供电的时间不会对OPGW的监测造成影响。
本实施例中，还包括互感器开路保护电路，所述互感器开路保护电路包括开路检测电路和开路保护执行电路，所述开路检测电路用于检测电流互感器CT的开路状态，并向开路保护执行电路以及备用电源电路输出触发控制信号，所述开路保护执行电路用于根据触发控制信号消除电路互感器CT的开路状态。
具体地，所述开路保护执行电路包括电阻R15、电阻R16、三极管Q8、可控硅Q6、继电器J1以及电阻R4；
继电器J1的常闭开关J1-K的一端连接于整流电路ZL的正输入端与电流互感器CT的次级线圈之间的公共连接点，继电器J1的常闭开关J1-K的另一端通过电阻R4接地，三极管Q8的发射极通过继电器J1的线圈接地，三极管Q8的集电极通过电阻R16与二极管D4的负极连接，三极管Q8的基极通过电阻R15与二极管D4的正极连接，三极管Q8的基极与可控硅Q6的正极连接，可控硅Q6的负极接地，可控硅Q6的控制极作为开关保护执行电路的控制输入端与开路检测电路的输出端连接。
所述开路检测电路包括瞬态抑制二极管TVS1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1以及电容C1；
瞬态抑制二极管TVS1的一端连接于整流电路ZL的正输入端与电流互感器CT的次级线圈之间的公共连接点，瞬态抑制二极管TVS1通过电阻R1和电阻R2串联后接地，电阻R1和电阻R2的公共连接点与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R3与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，电容C1和电阻R3之间的公共连接点作为开路检测电路的输出端，常态下，三极管Q8导通，继电器J1得电，其常闭开关J1-K断开，当电流互感器出现开路而感应出高压时，TVS1导通，从而电流互感器CT、TVS1、电阻R1以及电阻R2形成暂时回路，而且，电阻R1和电阻R2的分压通过二极管D1整流后，向电容C1充电，从而形成一个触发信号，该信号使得可控硅Q6导通，三极管Q8截止，继电器J1的线圈失电，继电器J1的常闭开关J1-K闭合，从而形成新的闭合回路，防止电流互感器开路，其中，可控硅Q6用于确保Q8迅速进入截止状态。
本实施例中，所述备用电源电路包括二极管D2、电阻R7、锂电池BAT1、电池管理电路U1、电阻R7、电阻R18、电阻R19、电阻R20、三极管Q2、三极管Q1以及三极管Q7；
二极管D2的正极连接于开关电路的第一输出端，二极管D2的负极通过电阻R7与电池管理电路U1的充电端连接，电池管理电路U1的充电输出端与锂电池连接，电池管理电路U1的放电输出端通过电阻R17与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极作为备用电路原路的输出端，三极管Q1的发射极连接于三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极通过电阻R18与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的发射极通过电阻R20与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极作为备用电源电路的控制输入端与开路检测电路的输出端连接，三极管Q1的基极通过电阻R19与PMOS管Q3的漏极连接；三极管Q1为P型三极管。
其中，电池管理电路U1采用现有的锂电池管理芯片，可直接通过市场购得，在此不加以赘述，电池管理电路U1用于对锂电池的充放电状态进行检测，防止过充或者过放，当电流互感器CT发生开路时，开路检测电路输出触发信号，一方面触发可控硅Q6，一方面触发三极管Q7；三极管Q1在其他电路正常时处于截止，虽然从电阻R7至三极管Q1的基极和发射极来看，三极管Q1的发射极电压高于基极电压，但是，由于电阻R19的作用，使得三极管Q1的发射极和基极电压相等或者发射极电压略小于基极电压，所以三极管Q1是截止的，当开路检测电路输出触发信号时，三极管Q7导通，而且电阻R19失电，从而确保三极管Q1导通，进而确保三极管Q2导通，由锂电池进行供电。
本实施例中，还包括放电间隙FD，所述放电间隙FD的两端分别连接于电流互感器CT的次级线圈的两端，当出现雷电流时，放电间隙FD导通，从而对后续电路进行短路，从而确保后续电路的使用安全。
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 (7)
1.一种用于OPGW监测的感应取电系统，其特征在于：包括电流互感器CT、整流电路ZL、开关电路、保护控制电路以及备用电源电路；
电流互感器CT用于从OPGW线路上进行感应取电并输出至整流电路ZL，所述整流电路ZL的输出端与开关电路的输入端连接，开关电路的第二输出端向用电设备供电，所述保护控制电路用于检测开关电路输入过压或者过流时控制开关电路断开，所述备用电源电路的输入端与开关电路的第一输出端连接，备用电源电路的输出端向用电设备供电；
所述开关电路包括电阻R5、电阻R6、PMOS管Q3、电阻R13、电阻R14、稳压管DW2、稳压管DW3、二极管D4以及二极管D3；
所述电阻R5的一端作为开关电路的输入端与整流电路ZL的正输出端连接，电阻R5的另一端通过电阻R6接地，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与PMOS管Q3的源极连接，PMOS管Q3的源极通过电阻R13与栅极连接，PMOS管Q3的栅极通过电阻R14接地，PMOS管Q3的栅极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，PMOS管Q3的漏极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，稳压管DW3的负极和PMOS管Q3的漏极之间的公共连接点与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极作为开关电路的第二输出端，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点作为开关电路的第一输出端；
所述保护控制电路包括稳压管DW1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C2、三极管Q4以及三极管Q5；
电感L1的一端连接于二极管D3的负极，另一端连接于PMOS管Q3的源极，稳压管DW1的负极连接于电感L1与二极管D3之间的公共连接点，稳压管DW1的正极通过电阻R9接地，稳压管DW1的正极通过电阻R8与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的基极通过电容C2接地，三极管Q5的基极通过电阻R12接地，三极管Q5的集电极连接于电感L1与PMOS管Q3的源极之间的公共连接点，三极管Q5的发射极作为保护控制电路的输出端连接于PMOS管Q3的栅极，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接于电感L1与二极管D3之间的公共连接点，三极管Q4的集电极连接于三极管Q5的基极，三极管Q4的基极通过电阻R11连接于电感L1与PMOS管Q3的源极之间的公共连接点，其中，三极管Q4为P型三极管，电阻R10与电阻R11的阻值相等。
2.根据权利要求1所述用于OPGW监测的感应取电系统，其特征在于：还包括互感器开路保护电路，所述互感器开路保护电路包括开路检测电路和开路保护执行电路，所述开路检测电路用于检测电流互感器CT的开路状态，并向开路保护执行电路以及备用电源电路输出触发控制信号，所述开路保护执行电路用于根据触发控制信号消除电流互感器CT的开路状态。
3.根据权利要求2所述用于OPGW监测的感应取电系统，其特征在于：所述开路保护执行电路包括电阻R15、电阻R16、三极管Q8、可控硅Q6、继电器J1以及电阻R4；
继电器J1的常闭开关J1-K的一端连接于整流电路ZL的正输入端与电流互感器CT的次级线圈之间的公共连接点，继电器J1的常闭开关J1-K的另一端通过电阻R4接地，三极管Q8的发射极通过继电器J1的线圈接地，三极管Q8的集电极通过电阻R16与二极管D4的负极连接，三极管Q8的基极通过电阻R15与二极管D4的正极连接，三极管Q8的基极与可控硅Q6的正极连接，可控硅Q6的负极接地，可控硅Q6的控制极作为开关保护执行电路的控制输入端与开路检测电路的输出端连接。
4.根据权利要求2所述用于OPGW监测的感应取电系统，其特征在于：所述开路检测电路包括瞬态抑制二极管TVS1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1以及电容C1；
瞬态抑制二极管TVS1的一端连接于整流电路ZL的正输入端与电流互感器CT的次级线圈之间的公共连接点，瞬态抑制二极管TVS1的另一端通过电阻R1和电阻R2串联后接地，电阻R1和电阻R2的公共连接点与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R3与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，电容C1和电阻R3之间的公共连接点作为开路检测电路的输出端。
5.根据权利要求2所述用于OPGW监测的感应取电系统，其特征在于：所述备用电源电路包括二极管D2、电阻R7、锂电池BAT1、电池管理电路U1、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、三极管Q2、三极管Q1以及三极管Q7；
二极管D2的正极连接于开关电路的第一输出端，二极管D2的负极通过电阻R7与电池管理电路U1的充电端连接，电池管理电路U1的充电输出端与锂电池连接，电池管理电路U1的放电输出端通过电阻R17与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极作为备用电路原路的输出端，三极管Q1的发射极连接于三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极通过电阻R18与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的发射极通过电阻R20与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极作为备用电源电路的控制输入端与开路检测电路的输出端连接，三极管Q1的基极通过电阻R19与PMOS管Q3的漏极连接；三极管Q1为P型三极管。
6.根据权利要求1所述用于OPGW监测的感应取电系统，其特征在于：还包括放电间隙FD，所述放电间隙FD的两端分别连接于电流互感器CT的次级线圈的两端。
7.根据权利要求1所述用于OPGW监测的感应取电系统，其特征在于：所述整流电路ZL为二极管组成的全桥式整流电路。
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