CN112350450B - 一种无源无线传感器取电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无源无线传感器取电电路，该取电电路与传感器主电路连接，所述的取电电路包括复合取电线圈、取电切换电路及保护电路，所述的复合取电线圈的供电端直接与传感器主电路连接，所述的传感器主电路的控制端通过取电切换电路与复合取电线圈连接，所述的保护电路接在复合取电线圈上。与现有技术相比，本发明更好地解决了固定匝数取电线圈在动态的大范围变化的一次侧负荷波动造成的取电困难、过载、过压和发热问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力监测技术，尤其是涉及一种无源无线传感器取电电路。
背景技术
现有电力系统应用场景中的高压开关柜、环网柜、高压线缆街头、刀闸开关、断路器梅花触头等电力设备和部件，在运行中由于老化、发热、氧化、腐蚀和紧固部件松动等原因，在高负荷运行过程中，容易出现温度异常升高和变化；同时，伴随发热积累及接触电阻的增加，在中低负荷长期运行条件下，如果未能及时发现温度异常，也可能引发榕融、燃烧甚至爆炸等安全重大问题。对于温升故障点的监测，无源无线测温传感器，是一种适用于上述应用场景的较理想的监测方式。
无源无线传感器不采用电池供电方式，其电能获取主要采用通过电流互感和电磁耦合的方式获取mW级电能，适用于10kV或更高电压等级且电流稳定的变电、输电和高压配电级别的应用场合。
经过检索，中国专利申请号201520541030.3，公开了一种无源无线测温传感器，针对高压输电系统的测温装置，采用软磁合金进行导磁，通过单个绕组取电线圈取电，5000A的大电流下可以工作，感应的功率从3A的0.4mW到5000A的80mW，超强取电性能，无工作盲点；断路器出头或开关柜母排上只要有4A或者9A一次电流就可以让无源模块正常工作。
同时中国专利申请号201920441138.3，公开了一种无源无线测温传感器，利用高效率的互感取电技术配合超低功耗且长寿命的硬件结构，保证其在5A的情况下就开始启动工作，可在大电流大电压的工作环境中扛电磁干扰并长期可靠地完成温度监控任务，其互感线圈采用4000匝纤细的漆包铜线绕制而成，取电互感线圈绕制在线圈骨架上，取电互感线圈的整体大小保持在20mm*20mm*5mm以内，贴心采用多层超薄的坡莫合金钢带叠合而成，形成350mm*10mm*0.4mm的长条形状，叠合后的坡莫合金钢带穿过线圈骨架中间的长方形控将其首尾通过卡扣相连，线圈获得mA级电流。
上述现有技术存在的缺点具体包括：当取电线圈一次侧的最小电流低于3A时，传感器很难取电，导致传感器无法工作；同时，取电线圈的绕组为单组，匝数固定，即固定变比的线圈为保证大电流下的传感器获取电流，在一次侧负荷电流波动较大时，取电线圈在大电流条件下过载、过压、发热严重，在小电流条件下取电能量不足又无法工作，即取电线圈的工作点选取困难。因此单组线圈固定匝数的取电线圈不适用于一次侧负荷电流相波动范围较大的10kV及以上的场景，也限制了在三相不平衡、负荷电流波动较大的场景如10kV以下配电设备和设备中的应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无源无线传感器取电电路，适用于在不同一次侧负荷电流下取电，取电电流范围支持0.5A～5000A，电流范围适应性广，支持在10kV以下配电网负荷电流波动大的场合适用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种无源无线传感器取电电路，该取电电路与传感器主电路连接，所述的取电电路包括复合取电线圈、取电切换电路及保护电路，所述的复合取电线圈的供电端直接与传感器主电路连接，所述的传感器主电路的控制端通过取电切换电路与复合取电线圈连接，所述的保护电路接在复合取电线圈上。
优选地，所述的复合取电线圈包括：
多个取电抽头；
一个取电终端抽头；
与取电抽头数量相同的取电绕组，接在相邻取电抽头之间和最后一个取电抽头与取电终端抽头之间；
与取电抽头数量相同的全波整流桥，该全波整流桥通过取电切换电路与各取电抽头连接；
储能电容，该储能电容分别与低压差全波整流桥和传感器主电路连接。
优选地，所述的全波整流桥采用低压差全波整流桥，该低压差全波整流桥的正极与储能电容的正极连接，所述的低压差全波整流桥的负极和储能电容的负极均接地，所述的储能电容的正极与传感器主电路连接。
优选地，所述的取电绕组为绕制在空心线圈骨架上的漆包线圈。
优选地，所述的取电抽头设有五个，所述的取电绕组总匝数为4096圈，第一个取电抽头到第二个取电抽头之间的取电绕组匝数为2048圈，第二个取电抽头到第三个取电抽头之间的取电绕组匝数为1024圈，第三个取电抽头到第四个取电抽头之间的取电绕组匝数为512圈，第四个取电抽头到第五个取电抽头之间的取电绕组匝数为256圈，第五个取电抽头到取电终端抽头之间的取电绕组匝数为256圈。
优选地，所述的取电切换电路包括与多个取电抽头一一对应的电子开关。
优选地，所述的电子开关包括一路输入端和一路输出端，电流可通过电子开关双向流动，电子开关的一端与取电抽头连接，另一端与全波整流桥的交流输入端连接，全波整流桥的另一交流输入端与复合取电线圈的取电终端抽头连接。
优选地，所述的保护电路包括双向TVS管及泄放电阻，所述双向TVS管一端与泄放电阻一端连接，所述双向TVS管另一端与第一个取电抽头连接，所述的泄放电阻另一端与取电线圈公共端相连，所述双向TVS管的导通击穿电压小于或等于储能电容耐压值的80％。
优选地，所述的电子开关全部关断时，取电绕组处于开路状态，第一个取电抽头和取电终端抽头之间的电压迅速上升，达到TVS击穿电压后，电能量通过泄放电阻消耗，电压又迅速降低并钳位到TVS击穿电压，取电电路实现了切换瞬态的过压保护；
同时，当一次侧电流过大，复合取电线圈取电功率过大造成第一个取电抽头和取电终端抽头之间电压上升时，在达到TVS管击穿电压后，提供给储能电容的功率经泄放电阻实现分流，对传感器总电源也实现了分流保护。
优选地，所述的传感器主电路包括电子开关控制信号输入电路，电子开关控制信号输入电路默认与第一个取电抽头连接的电子开关接通，其他电子开关关断；
当传感器主电路监测储能电容电压小于设定值时，电子开关按降序接通取电抽头：即第一个取电抽头连接的电子开关关断，第二个取电抽头连接的电子开关接通，主电路继续监测储能电容电压，仍小于设定值，则第二个取电抽头连接的电子开关关断，接通第三个取电抽头连接的电子开关，以此类推，直到储能电容电压达到设定值，可以为传感器提供稳定的工作电压；
如果主电路监测储能电容电压大于设定值时，则按照升序通过电子开关关断当前取电抽头，接通上一个取电抽头。
与现有技术相比，本发明本无源无线传感器取电电路，更好地解决了固定匝数取电线圈在动态的大范围变化的一次侧负荷波动造成的取电困难、过载、过压和发热问题；解决了在小电流条件下取电能量不足问题，保障了无源无线传感器在更为广阔和复杂的工况条件下工作，在三相不平衡、负荷电流波动较大的场景，如10kV以下配电设备和设备中无源无线传感器的供电可用率和供电可靠性得到较大的提高。
附图说明
图1为本发明的具体电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种无源无线传感器取电电路，该取电电路与传感器主电路连接，所述的取电电路包括复合取电线圈、取电切换电路及保护电路，所述的复合取电线圈的供电端直接与传感器主电路连接，所述的传感器主电路的控制端通过取电切换电路与复合取电线圈连接，所述的保护电路接在复合取电线圈上：
所述复合取电线圈包括带有5个取电抽头TP1～TP5和1个取电终端抽头TP0、5个取电绕组、对应的5个低压差全波整流桥Z1～Z5、储能电容C1；
所述低压差全波整流桥Z1～Z5的正极接储能电容C1的正极，负极接储能电容C1的负极，储能电容C1正负极作为总电源正负极输出，为传感器主电路M1供电，使储能电容C1电压达到主电路工作所需要的设定值。
所属取电绕组为绕制在空心线圈骨架上的漆包线圈，总匝数为4096圈，第一个取电抽头TP1到第二个取电抽头TP2之间的绕组匝数为2048圈，第二个取电抽头TP2到第三个取电抽头TP3之间的绕组匝数为1024圈，第三个取电抽头TP3到第四个取电抽头TP4之间的绕组匝数为512圈，第四个取电抽头TP4到第五个取电抽头TP5之间的绕组匝数为256圈，第五个取电抽头TP5到取电终端抽头TP0之间的绕组匝数为256圈。
所述取电切换电路由与多个取电抽头TP1～TP5一一对应的电子开关K1～K5构成，电子开关K1～K5为包括一路输入端和一路输出端的电子开关，电流可通过电子开关双向流动，电子开关的一端与取电抽头连接，另一端与低压差全波整流桥的交流输入端连接，低压差全部整流桥的另一交流输入端与复合取电线圈的取电终端抽头TP0连接。
所述保护电路由双向TVS管TVS及泄放电阻R组成，所属双向TVS管的导通击穿电压小于或等于储能电容耐压值的80％，TVS管与泄放电阻R连接，TVS管另一端与第一个取电抽头TP1连接，泄放电阻另一端与取电线圈公共端即取电终端抽头TP0相连。
所述传感器主电路M1包括电子开关控制信号S1～S5，电子开关控制信号S1默认与第一个取电抽头TP1连接的电子开关K1接通，其他电子开关关断；当主电路监测储能电容C1电压小于设定值时，电子开关按降序接通取电抽头：即第一个取电抽头TP1连接的电子开关K1关断，第二个取电抽头TP2连接的电子开关K2接通，主电路继续监测储能电容C1电压，若仍小于设定值，则第二个取电抽头TP2连接的电子开关K2关断，接通第三个取电抽头TP3连接的电子开关K3，以此类推，直到储能电容C1电压达到设定值，可以为传感器提供稳定的工作电压。如果主电路M1监测储能电容C1电压大于设定值时，则按照升序通过电子开关关断当前取电抽头，接通上一个取电抽头。
在工作过程中，电子开关K1～K5全部关断时，取电绕组处于开路状态，第一个取电抽头TP1和取电终端抽头TP0之间的电压迅速上升，达到TVS击穿电压后，电能量通过泄放电阻R消耗，电压又迅速降低并钳位到TVS击穿电压，取电电路实现了切换瞬态的过压保护；同时，当一次侧电流过大，线圈取电功率过大造成线圈第一个取电抽头TP1和取电终端抽头TP0之间电压上升时，在达到TVS管击穿电压后，提供给储能电容的功率经泄放电阻R实现分流，对传感器总电源也实现了分流保护。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种无源无线传感器取电电路，该取电电路与传感器主电路连接，其特征在于，所述的取电电路包括复合取电线圈、取电切换电路及保护电路，所述的复合取电线圈的供电端直接与传感器主电路连接，所述的传感器主电路的控制端通过取电切换电路与复合取电线圈连接，所述的保护电路接在复合取电线圈上；
所述的复合取电线圈包括：
多个取电抽头；
一个取电终端抽头；
与取电抽头数量相同的取电绕组，接在相邻取电抽头之间和最后一个取电抽头与取电终端抽头之间；
与取电抽头数量相同的全波整流桥，该全波整流桥通过取电切换电路与各取电抽头连接；
储能电容，该储能电容分别与低压差全波整流桥和传感器主电路连接；
所述的取电绕组为绕制在空心线圈骨架上的漆包线圈；
所述的取电抽头设有五个，所述的取电绕组总匝数为4096圈，第一个取电抽头到第二个取电抽头之间的取电绕组匝数为2048圈，第二个取电抽头到第三个取电抽头之间的取电绕组匝数为1024圈，第三个取电抽头到第四个取电抽头之间的取电绕组匝数为512圈，第四个取电抽头到第五个取电抽头之间的取电绕组匝数为256圈，第五个取电抽头到取电终端抽头之间的取电绕组匝数为256圈；
所述的取电切换电路包括与多个取电抽头一一对应的电子开关；
所述的保护电路包括双向TVS管及泄放电阻，所述双向TVS管一端与泄放电阻一端连接，所述双向TVS管另一端与第一个取电抽头连接，所述的泄放电阻另一端与取电线圈公共端相连，所述双向TVS管的导通击穿电压小于或等于储能电容耐压值的80％；
所述的电子开关全部关断时，取电绕组处于开路状态，第一个取电抽头和取电终端抽头之间的电压迅速上升，达到TVS击穿电压后，电能量通过泄放电阻消耗，电压又迅速降低并钳位到TVS击穿电压，取电电路实现了切换瞬态的过压保护；
同时，当一次侧电流过大，复合取电线圈取电功率过大造成第一个取电抽头和取电终端抽头之间电压上升时，在达到TVS管击穿电压后，提供给储能电容的功率经泄放电阻实现分流，对传感器总电源也实现了分流保护。
2.根据权利要求1所述的一种无源无线传感器取电电路，其特征在于，所述的全波整流桥采用低压差全波整流桥，该低压差全波整流桥的正极与储能电容的正极连接，所述的低压差全波整流桥的负极和储能电容的负极均接地，所述的储能电容的正极与传感器主电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种无源无线传感器取电电路，其特征在于，所述的电子开关包括一路输入端和一路输出端，电流可通过电子开关双向流动，电子开关的一端与取电抽头连接，另一端与全波整流桥的交流输入端连接，全波整流桥的另一交流输入端与复合取电线圈的取电终端抽头连接。
4.根据权利要求1所述的一种无源无线传感器取电电路，其特征在于，所述的传感器主电路包括电子开关控制信号输入电路，电子开关控制信号输入电路默认与第一个取电抽头连接的电子开关接通，其他电子开关关断；
当传感器主电路监测储能电容电压小于设定值时，电子开关按降序接通取电抽头：即第一个取电抽头连接的电子开关关断，第二个取电抽头连接的电子开关接通，主电路继续监测储能电容电压，仍小于设定值，则第二个取电抽头连接的电子开关关断，接通第三个取电抽头连接的电子开关，以此类推，直到储能电容电压达到设定值，可以为传感器提供稳定的工作电压；
如果主电路监测储能电容电压大于设定值时，则按照升序通过电子开关关断当前取电抽头，接通上一个取电抽头。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104515623A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-15 | 国家电网公司 | 一种表带式无源无线在线测温装置及其监测系统 |
| CN208765855U (zh) * | 2018-09-30 | 2019-04-19 | 安科瑞电气股份有限公司 | 一种无源无线测温传感器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102170178B (zh) * | 2011-04-27 | 2013-05-29 | 成都厚明科技有限公司 | 一种高压输电线路电流耦合取电装置 |
| CN102842967B (zh) * | 2011-06-22 | 2014-12-17 | 曾奕 | 输电线路自取电装置 |
| KR101444371B1 (ko) * | 2013-01-18 | 2014-09-24 | (주)테라에너지시스템 | 전자기 유도 방식 전원 공급 장치 |
| CN105119388B (zh) * | 2015-09-01 | 2018-03-27 | 国网新疆电力公司经济技术研究院 | 宽电流范围工作的电流互感取能电源 |
| CN105515065A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-04-20 | 国网重庆市电力公司江北供电分公司 | 宽范围输入自动调节的输电线路感应取电装置 |
| CN209673250U (zh) * | 2019-04-02 | 2019-11-22 | 南京亚电电力自动化有限公司 | 一种无源无线测温传感器 |
-
2020
- 2020-10-28 CN CN202011171538.0A patent/CN112350450B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104515623A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-15 | 国家电网公司 | 一种表带式无源无线在线测温装置及其监测系统 |
| CN208765855U (zh) * | 2018-09-30 | 2019-04-19 | 安科瑞电气股份有限公司 | 一种无源无线测温传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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