CN203180773U - 一种无源型智能配电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无源型智能配电装置，包括输入端用于从一次设备CT上取电的整流电路，整流电路的输出端通过一个由开关控制电路控制其周期性通断的开关管为储能电容充电，储能电容与无源型智能配电装置的输出端子并联；该无源型智能配电装置还包括一个反馈连接在储能电容两端的稳压控制电路，输出控制所述开关管在储能电容两端电压达到预设值时对其进行关断。本实用新型的无源型智能配电装置实现了电能采集效率高、采集范围宽、自动稳压控制、运行稳定、成本低的目的，易控制所需电源等级，为装置的工作提供了安全可靠的工作电源。
Description
一种无源型智能配电装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种无源型智能配电装置。
背景技术
[0002] 无源型智能配电装置是一种无需外加辅助电源(如:二次操作电源UPS、直流屏、PT等)的电力继电保护产品，装置工作电源的能量都是取自电流互感器。现在绝大多数微机保护装置在工作时都需要施加辅助电源，常见的有直流屏、PT柜、UPS等，如果加上这些辅助设备不但会增加成本而且还会增加系统的复杂度，在使用上给值班人员增加一定的难度以及在日后维护都增加了一定成本；同时，如果现场无直流屏或者UPS等供电源设备时当线路发生故障，继电保护装置以及断路器操作电源都会失去工作电源，继电保护作用失效。综上所述，如采用无源型智能配电装置微机保护，从CT设备上采集电能用于保护装置、断路器设备工作的工作电源，不但可以解决如上问题，而且还可以降低用户成本，市场前景广阔。
[0003] 本模块直接从一次设备CT上进行取电，为继电保护装置提供工作电源。能为保护装置提供自身工作所需要电源，包括数据采集处理需要的精密电源，电子式继电器工作电源，为断路器脱扣线圈的升压模块提供工作电源。
[0004] 现场一次设备CT输出的是电流电量，要把CT输出的二次电流转化为常规工作电源需要一定的电路进行处理。一般传统方案采用电流变换器进行电流变换以及隔离，其次使用整流桥进行整流，再使用稳压管进行稳压。如图1所示，传统的设计方案存在的一定的缺陷；首先，电路中电流互感器BI把一次CT输出的二次电流进行转换并限制在一定的范围内，这样在电能-磁能-电能转换过程中能量利用率低、线圈容易发热；其次对稳压管Dl功率要求比较高；电容Cl存储的电量以及抬升的电压不容易控制，整个电路设计简单电源采集效率低，不能为保护装置提供稳定的工作电源；使保护装置工作不稳定，影响电力系统的运行。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种无源型智能配电装置，以解决现有电源采集电路电源采集效率低，工作电源不稳定，造成保护装置工作不稳定，影响电力系统的运行的问题。
[0006] 为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是:一种无源型智能配电装置，包括输入端用于从一次设备CT上取电的整流电路，整流电路的输出端通过一个由开关控制电路控制其周期性通断的开关管为储能电容充电，储能电容与无源型智能配电装置的输出端子并联；该无源型智能配电装置还包括一个反馈连接在储能电容两端的稳压控制电路，输出控制所述开关管在储能电容两端电压达到预设值时对其进行关断。
[0007] 所述开关控制电路为连接在开关管控制级上的RC并联充电电路。
[0008] 所述开关管为MOSFET管。
[0009] 所述稳压控制电路由稳压管、稳压电阻和光电耦合器串联而成，所述光电耦合器的原边反馈连接在储能电容两端，稳压管和稳压电阻串设在光电耦合器和储能电容之间；光电耦合器的副边连接在开关管的控制级上。
[0010] 所述整流电路为全桥整流电路。
[0011] 所述整流电路的两端设有一个用于防止电流过大而起保护作用的压敏电阻。
[0012] 整流电路与开关管之间的供电电路上设有一个限流电阻。
[0013] 所述储能电容的两端并联有一个瞬态抑制二极管。
[0014] 本实用新型的无源型智能配电装置主要由整流电路、开关管及其控制电路及储能电容组成，使用电力电子元器件进行电流电量收集再转换成电源:采用整流电路把交流电流转换成脉动的直流电流，直流电流每个周期都对控制开关MOSFET管导通的开关控制电路即RC电路中的电容进行周期性充电，当RC电路的电压足够大时，MOSFET管导通，从而对储能电容充电，储能电容为相关设备提供工作电源，当储能电容的电压值达到预先设定的电压值时通过反馈控制稳压控制电路使MOSFET管截止，停止充电，从而形成稳定的电压源；使用电流互感器输出的二次电流经过限流电阻对RC电路进行充电，利用开关管通断控制电源采集回路，从而实现了从微小电流到故障电流的超大范围内都可以正常工作的目的，且电路本身工作功耗低、不易发热；与传统使用小型变压器变换电压的方式相比大大提高了电能采集能力和采集范围。
[0015] 综上，整个采集模块实现了电能采集效率高、采集范围宽、自动稳压控制、运行稳定、成本低的目的，易控制所需电源等级，为装置的工作提供了安全可靠的工作电源。稳压控制电路使电源在满足现场功率需求的同时自动调节其电压值形成稳定的电压源。
附图说明
[0016] 图1为传统智能配电终端电源示意图；
[0017] 图2为本实用新型智能配电终端的原理图；
[0018] 图3为本实用新型智能配电终端的电路图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
[0020] 如图2所示，本实用新型实施例的无源型智能配电装置，包括输入端用于从一次设备CT上取电的整流电路，整流电路的输出端通过一个由开关控制电路控制其周期性通断的开关管为储能电容充电，储能电容与无源型智能配电装置的输出端子并联；该无源型智能配电装置还包括一个反馈连接在储能电容两端的稳压控制电路，输出控制所述开关管在储能电容两端电压达到预设值时对其进行关断。
[0021] 由于现场一次侧设备CT输出的电流为交流电流，因此需要使用整流电路对交流电进行整流输出脉动的直流电流，以满足装置工作需要的直流电源需求。如图3所示，本实用新型的整流电路采用全桥整流电路ZL2 ;开关控制电路采用由R4、C2组成的RC并联充电电路，该电路连接在开关管的控制级上；开关管采用具有良好的开关特性并能通过大电流的MOSFET管Ql ;稳压控制电路由稳压管D2、稳压电阻R2和光电f禹合器TLl串联而成，光电耦合器TLl的原边反馈连接在储能电容C4两端，稳压管D2和稳压电阻R2串设在光电耦合器TLl和储能电容C4之间；光电耦合器TLl的副边连接在Ql的控制级上。[0022] 为了进一步优化，本实施例的整流电路的两端设置一个压敏电阻MRl，用于保护因电流过大而损坏后面的电流采集电路，同时在整流电路与开关管之间的供电电路上设置一个限流电阻R3。
[0023] 储能电容C4的两端并联有一个瞬态抑制二极管D4，当开关电源DYl两端电压突变时，使二极管D4瞬间导通保护开关电源不受到损坏；C4的两端还并联有一个去耦电容C3 ；D3与RC充电电路并联。
[0024] 本实用新型的工作原理如下:通过整流桥ZL2输出的脉动直流电流经过限流电阻R3对R4、C2组成的RC电路进行充电，脉动电流在在每个周期都给RC电路进行充电，当RC两端电压达到使MOSFET管Ql导通电压Ul时，电流通过漏极和源极对大容值电容C4进行充电；脉动的直流电流在每个周期都能对电容C2进行充电MOSFET管导通，电流经过MOSFET管对电容C4进行充电；改变电阻R3、R4阻值大小和电容C2容值大小可以改变控制MOSFET管导通的频率，以控制对C4电容充电电流的大小。
[0025] 由于现场一次设备CT输出的二次电流范围不定，则要求在满足装置功率需求的同时要输出稳定的电压，因此本实用新型设计了以光电耦合器为主的通过反馈信号控制开关管关断的稳压控制电路。充电电流对电容C4进行充电，电容C4对开关电源DYl进行充电，由于开关电源有最高电压值的限制；电压值过高会损坏开关电源模块，当给储能电容C4充电电压达到电源模块DYl最大工作电压时，和稳压管D2、电阻R2串联的光电耦合器TLl控制端会导通，使控制MOSFET管的a点、b点电压保持在同一个电势上(忽略光耦导通压降)，Q1截止，不对C4充电，从而控制住了充电电压。
[0026] 本实用新型的无源智能配电终端，对一次设备CT输出的二次电流进行能量转换，采用电力电子元器件，工作效率高、性能稳定、成本低，适用于继电保护装置工作于没有供电电源的现场中，无源智能配电终端给断路器脱扣线圈提供稳定的工作电源。
Claims (8)
1.一种无源型智能配电装置，其特征在于:包括输入端用于从一次设备CT上取电的整流电路，整流电路的输出端通过一个由开关控制电路控制其周期性通断的开关管为储能电容充电，储能电容与无源型智能配电装置的输出端子并联；该无源型智能配电装置还包括一个反馈连接在储能电容两端的稳压控制电路，输出控制所述开关管在储能电容两端电压达到预设值时对其进行关断。
2.根据权利要求1所述的无源型智能配电装置，其特征在于:所述开关控制电路为连接在开关管控制级上的RC并联充电电路。
3.根据权利要求1或2所述的无源型智能配电装置，其特征在于:所述开关管为MOSFET 管。
4.根据权利要求3所述的无源型智能配电装置，其特征在于:所述稳压控制电路由稳压管、稳压电阻和光电耦合器串联而成，所述光电耦合器的原边反馈连接在储能电容两端，稳压管和稳压电阻串设在光电耦合器和储能电容之间；光电耦合器的副边连接在开关管的控制级上。
5.根据权利要求4所述的无源型智能配电装置，其特征在于:所述整流电路为全桥整流电路。
6.根据权利要求5所述的无源型智能配电装置，其特征在于:所述整流电路的两端设有一个用于防止电流过大而起保护作用的压敏电阻。
7.根据权利要求5或6所述的无源型智能配电装置，其特征在于:整流电路与开关管之间的供电电路上设有一个限流电阻。
8.根据权利要求7所述的无源型智能配电装置，其特征在于:所述储能电容的两端并联有一个瞬态抑制二极管。
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