CN209233546U - 一种暂态录波型故障指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种暂态录波型故障指示器，属于暂态录波型故障指示器领域。该暂态录波型故障指示器包括外壳、下盖、CT取电模块、供电管理电路、太阳能电池板支架；CT取电模块设置在外壳的上端，下盖固定在外壳的下端；供电管理电路设置在外壳和下盖之间的空间；太阳能电池板支架设置在外壳上；供电管理电路包括控制芯片、干电池供电模块、充电电池供电模块、超级电容供电模块、太阳能供电模块；太阳能电池板设置在太阳能电池板支架上；解决了在负载电流小于3A时CT取电方式难以取得足够的电量供设备端使用的问题；达到了多重保障暂态录波型故障指示器的供电的效。

Description

一种暂态录波型故障指示器

技术领域

本实用新型实施例涉及暂态滤波型故障指示器领域，特别涉及一种暂态录波型故障指示器。

背景技术

随着技术的发展，暂态录波型故障指示器已经广泛的用于35KV及以下中压输电线路中，来实现对输电线路中各种故障进行监测和判定。

每套暂态录波型故障指示器由三台采集单元与一套汇集单元组成，三台采集单元按照A相、B相、C相对应安装于输电线上的A相、B相、C相，汇集单元安装于电线杆上，汇集单元与监控主站系统建立通讯连接，通过采集单元将采集到的数据发送至汇集单元，再由汇集单元将数据发送至监控主站系统，实现对线路电场及电流值的遥测和故障判断。

目前采集单元大多采用CT(互感器)取电设计，即利用互感效应从交流输电线路上感应取电。该取电方式针对负载电流在3A-5A以上的输电线路时，可以获得较为充足的电量供采集单元使用，但针对负载电流在3A以下的输电线路时，获得的电量不足以供采集单元使用。而在实际输电线路中，有不少特殊的输电线路的负载电流在3A以下。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种暂态录波型故障指示器。该技术方案如下：

第一方面，提供了一种暂态录波型故障指示器，包括外壳、下盖、CT取电模块、供电管理电路、太阳能电池板支架；

CT取电模块设置在外壳的上端，下盖固定在外壳的下端；

供电管理电路设置在外壳和下盖之间的空间；

太阳能电池板支架设置在外壳上；

供电管理电路包括控制芯片、干电池供电模块、充电电池供电模块、超级电容供电模块、太阳能供电模块，干电池供电模块、充电电池供电模块、超级电容供电模块、太阳能供电模块分别与控制芯片连接；

充电电池供电模块、超级电容供电模块分别与太阳能供电模块连接；

CT取电模块与供电管理电路中的控制芯片连接；

干电池供电模块包括干电池和干电池供电电路；

充电电池供电模块包括充电电池、充电电池供电电路、充电电池电压检测电路；

超级电容供电模块包括超级电容、超级电容充放电电路；

太阳能供电模块包括太阳能电池板、太阳能充放电电路；

太阳能电池板设置在太阳能电池板支架上。

可选的，太阳能电池板支架由两块支撑板构成；

第一支撑板设置在外壳上，第二支撑板的一端与第一支撑板的一端固定，且第一支撑板与第二支撑板之间的夹角为钝角。

可选的，CT取电模块包括电流互感器、稳压器、DC-DC电源模块、全桥变换器、TVS二极管和若干个电容、电阻；

电流互感器通过全桥变换器与DC-DC电源模块连接，DC-DC电源模块通过稳压器与控制芯片的电源端连接；

电流互感器与全桥变换器之间并联有TVS二极管和电容，全桥变换器与DC-DC电源模块之间并联有TVS二极管和电容。

可选的，在干电池供电模块中，干电池供电电路包括三极管、稳压器、MOS管和若干个电容和电阻；

三极管的基极与控制芯片连接，三极管的集电极与MOS管的栅极连接，MOS管的源极与干电池连接，MOS管的漏极与稳压器连接，稳压器的输出端供电。

可选的，在充电电池供电模块，充电电池供电电路包括稳压器，稳压器的输入端与充电电池连接，稳压器的输出端供电；

充电电池电压检测电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻的公共端连接控制芯片，第一电阻与充电电池连接；

充电电池与太阳能充放电电路连接。

可选的，在超级电容供电模块，超级电容充放电电路包括三极管、MOS管、稳压器、二极管；

三极管的基极与控制芯片连接，三极管的集电极与MOS管的栅极连接，MOS管与太阳能供电模块中的太阳能充放电电路连接；

MOS管的源极与超级电容连接，MOS管的漏极与稳压器连接，稳压器的输出端供电。

可选的，在太阳能供电模块，太阳能充放电电路包括电池充电管理芯片、三极管、MOS管；

三极管的基极与控制芯片连接，三极管的集电极与MOS管的栅极连接，太阳能电池板与三极管的集电极连接；

MOS管与充电管理芯片连接，充电管理芯片的输出端供电，充电管理芯片与超级电容充放电电路、充电电池分别连接。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在暂态录波型故障指示器的采集单元设置太阳能电池板、超级电容、可充电电池、干电池、CT取电模块，并相应地设置供电管理电路，采集单元的外壳上固定太阳能电池板支架，将太阳能电池板固定在太阳能电池板支架上，供电管理电路控制芯片、太阳能供电模块、超级电容供电模块、可充电电池供电模块、干电池供电模块，可以利用CT取电模块、太阳能电池板、超级电容、可充电电池、干电池中的至少一种为暂态录波型故障指示器供电，解决了在负载电流小于3A时CT取电方式难以取得足够的电量供设备端使用的问题；达到了多重保障暂态录波型故障指示器的供电的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种暂态录波型故障指示器的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种暂态录波型故障指示器的主视图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种暂态录波型故障指示器的俯视图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种暂态录波型故障指示器的左视图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种暂态录波型故障指示器的局部剖视图；

图6是根据一示例性实施例示出的一种太阳能电池板支架的结构示意图；

图7是根据一示例性实施例示出的一种太阳能电池板支架的主视图；

图8是根据一示例性实施例示出的一种太阳能电池板支架的俯视图；

图9是根据一示例性实施例示出的一种供电管理电路的结构框图；

图10是根据一示例性实施例示出的控制芯片所在电路的电路示意图；

图11是根据一示例性实施例示出的CT取电模块的电路示意图；

图12是根据一示例性实施例示出的太阳能供电模块的电路示意图；

图13是根据一示例性实施例示出的充电电池供电模块的电路示意图；

图14是根据一示例性实施例示出的超级电容供电模块的电路示意图；

图15是根据一示例性实施例示出的干电池供电模块的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例中涉及的暂态录波型故障指示器是指暂态录波型故障指示器中的采集单元，即，结构是暂态录波型故障指示器中采集单元的结构，供电方法也是用于暂态录波型故障指示器中的采集单元。

如图1至图5，暂态录波型故障指示器包括外壳1、下盖2、CT取电模块、供电管理电路、太阳能电池板支架。

CT取电模块5设置在外壳1的上端，CT取电模块5设置在外壳1上端的环形区域。外壳1上端的环形区域可以沿S1方向拉开，输电线可以放入圆形洞4内，CT取电模块可以实现从输电线路上感应取电。

可选的，CT取电模块中的电流互感器CT设置在外壳1的上端。

下盖2固定在外壳1的下端。可选的，下盖2的内侧和外壳1的底部设置有配套的螺纹，下盖2可以通过螺纹固定在外壳1的底部。

供电管理电路6设置在外壳2和下盖之间的空间内。

供电管理电路6包括控制芯片、干电池供电模块、充电电池供电模块、超级电容供电模块、太阳能供电模块。干电池供电模块包括干电池和干电池供电电路；充电电池供电模块包括充电电池、充电电池供电电路、充电电池电压检测电路；超级电容供电模块包括超级电容、超级电容充放电电路；太阳能供电模块包括太阳能电池板和太阳能充放电电路。

CT取电模块、干电池供电模块、充电电池供电模块、超级电容供电模块、太阳能供电模块均用于为暂态录波型故障指示器供电。控制芯片用于根据CT取电模块获取的电流情况和不同供电模块的电压情况，控制CT取电模块、干电池供电模块、充电电池供电模块、超级电容供电模块、太阳能供电模块中的至少一种为暂态录波型故障指示器供电。

需要说明的是，图5中未示出干电池、充电电池、超级电容的具体位置，干电池、充电电池、超级电容放置的具体位置可根据实际需要确定，本实用新型实施例对此不作限定。

太阳能电池板设置在太阳能电池板支架上。

太阳能电池板支架有两块支撑板构成，即第一支撑板31和第二支撑板32。太阳能电池板安装在第一支撑板和第二支撑板上，两块太阳能电池板并联。可选的，太阳能电池板是单晶硅板。可选的，单块太阳能电池板的额定取电功率为0.2W，实际测试中日照较为充足的情况下，取电电流可达50mA(3.3V)，日照一般情况下平均取电电流可达20mA(3.3V)，日照不充足情况下取电电流较小，小于20mA(3.3V)。

第一支撑板31设置在外壳1上，如图1所示；太阳能电池板安装在第一支撑板31的正面即第一支撑板31不与外壳1接触的一面。

第二支撑板32的一端与第一支撑板31固定，且第一支撑板31与第二支撑板32之间的夹角为钝角。太阳能电池板安装在第二支撑板32向上的一面。

如图6所示，第一支撑板31上设置有螺丝通孔35，第一支撑板31通过螺丝通孔35和螺丝固定在外壳1上。第一支撑板31和第二支撑板32上均设置有接线孔34。

可选的，外壳1上第一支撑板31对应的位置可以设置穿孔，太阳能电池板上的电线可以从接线孔34穿过，并穿过外壳1上的穿孔与外壳1内的电路连接。

在供电管理电路中，控制芯片200与CT取电模块210、干电池供电模块220、充电电池供电230、太阳能供电模块240、超级电容供电模块250分别连接。

图10示例性地示出了供电管理电路中控制芯片所在电路的示意图。可选的，控制芯片U7的型号为STM8S105K6。

太阳能供电模块包括太阳能电池板、太阳能充放电电路，太阳能充放电电路与太阳能电池板、控制芯片U7连接。如图12所示，太阳能充放电电路包括电池充电管理芯片U2、三极管Q16、MOS管Q2、以及若干个电容和电阻。

三极管Q16的基极与控制芯片U7连接，三极管Q16的集电极与MOS管Q2的栅极连接，太阳能电池板BT1与三极管Q16的集电极连接。

MOS管Q2与充电管理芯片U2连接，充电管理芯片U2的输出端供电，充电管理芯片U2与超级电容充放电电路、充电电池分别连接。

其中，太阳能供电模块中CHARGE_EN引脚与控制芯片中CHARGE_EN引脚连接；太阳能充电模块中，太阳能电池板BT1的Solar Power引脚与太阳能充放电电路中Solar Power引脚连接，充电管理芯片U2的Chargeable Power引脚用于供电。

太阳能供电模块中电容、电阻的具体连接方式参见图12，这里不再赘述。

可选的，充电管理芯片U2的型号为TP4067。

图11示例性地示出了CT取电模块的电路示意图，CT取电模块包括电流互感器CT、稳压器U6、DC-DC电源模块U5、全桥变换器D10、TVS二极管TVS1和TVS2、若干个电容和电阻。

电流互感器CT通过全桥变换器D10与DC-DC电源模块U5连接，DC-DC电源模块U5通过稳压器U6与控制芯片U7的电源端连接。其中，CT取电模块中的VCC3V3引脚与控制芯片U7的VCC3V3引脚连接。

电流互感器CT与全桥变换器D10之间并联有TVS1、电容C31，全桥变换器D10与DC-DC电源模块U5之间并联有TVS2和电容C2、C32、C33、C34、C36。

CT取电模块中电容、电阻的具体连接方式参见图11，这里不再赘述。

可选的，DC-DC电源模块U5的型号为PI-05V-B4。

可选的，稳压器U6的型号为S1206或XC6206或BL8064CB3TR33。

可选的，CT取电模块采用坡莫合金材料取电，输电线路电流在5A以上时，可以取得不低于5mA的供电电流。

图13示例性地示出了充电电池供电模块的电路示意图，充电电池供电模块包括充电电池BT2、充电电池供电电路、充电电池电压检测电路，充电电池供电电路与控制芯片U7连接，充电电池电压检测电路与控制芯片U7连接。

充电电池供电电路包括稳压器U1、二极管D8，稳压器U1的输入端与充电电池BT2连接，稳压器U1的输出端与用于供电。具体地，稳压器U1的Chargeable Power引脚与充电电池BT2的Chargeable Power引脚连接。

充电电池电压检测电路包括第一电阻R39和第二电阻R40，第一电阻R39和第二电阻R40的公共端ADC_BAT_CHARGE连接控制芯片U7的ADC_BAT_CHARGE引脚，第一电阻R39与充电电池BT2连接。

充电电池BT2与太阳能充放电电路连接，具体的，太阳能充放电电路中的充电管理芯片U2的Chargeable Power引脚与充电电池供模块中充电电池BT2的Chargeable Power引脚连接，以实现太阳能充电电池为充电电池充电。

可选的，充电电池为锂电池，工作温度范围在-30℃至60℃。可选的，充电电池的容量达7Ah。

图14示例性地示出了超级电容供电模块的电路示意图，超级电容供电模块包括超级电容C4和超级电容充放电电路。

超级电容充放电电路包括三极管Q4、MOS管Q5、稳压器U4、二极管D3和D9，以及若干个电容和电阻。

三极管Q4的基极与控制芯片U7连接，三极管Q4的集电极与MOS管Q5的栅极连接。

MOS管Q5与太阳能供电模块中的太阳能充放电电路连接；太阳能充放电电路中的充电管理芯片U2的Chargeable Power引脚与超级电容供电模块中超级电容充放电电路中的Chargeable Power引脚连接，以实现太阳能充电电池为超级电容C4充电。

MOS管Q5的源极与超级电容C4连接，MOS管Q5的漏极与稳压器U4的输入端连接，稳压器U4的输出端供电。

超级电容充放电电路中电容、电阻的具体连接方式参见图14，这里不再赘述。

可选的，超级电容供电模块中稳压器U4的型号为S1206或XC6206或BL8064CB3TR33。

可选的，超级电容C4可以供暂态录波型故障指示器全速运行约1小时，暂态录波型故障指示器的设备主机平均耗电的电流约为5mA(3.3V)。

图15示例性地示出了干电池供电模块的电路示意图，干电池供电模块包括干电池BT3和干电池供电电路。

干电池供电电路包括三极管Q3、MOS管Q1稳压器U3、二极管D7，以及若干个电容和电阻。三极管Q3的基极与控制芯片U7连接，即三极管Q3连接电阻R6后的DRY_BAT_EN引脚与控制芯片U7的DRY_BAT_EN引脚连接。

三极管Q3的集电极与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的源极与干电池BT3连接，MOS管Q1的漏极与稳压器U3的输入端连接，稳压器U3的输出端供电。

干电池供电电路中电容、电阻的具体连接方式参见图15，这里不再赘述。

可选的，稳压器U3的型号为S1206或XC6206或BL8064CB3TR33。

可选的，干电池为备用干电池，是一次性电池，电池容量在14Ah。

需要说明的是，在图10至图15所示的电路图中，标示符号相同的任意两个引脚连接。

考虑到充电电池有使用寿命的限制，干电池为备用的一次性电池，供电优先级为：CT取电>CT取电+超级电容供电>CT取电+太阳能供电>太阳能供电>太阳能供电+充电电池供电>太阳能供电+干电池供电。

综上所述，本实用新型实施例通过在暂态录波型故障指示器的采集单元设置太阳能电池板、超级电容、可充电电池、干电池、CT取电模块，并相应地设置供电管理电路，采集单元的外壳上固定太阳能电池板支架，将太阳能电池板固定在太阳能电池板支架上，供电管理电路控制芯片、太阳能供电模块、超级电容供电模块、可充电电池供电模块、干电池供电模块，可以利用CT取电模块、太阳能电池板、超级电容、可充电电池、干电池中的至少一种为暂态录波型故障指示器供电，解决了在负载电流小于3A时CT取电方式难以取得足够的电量供设备端使用的问题；达到了多重保障暂态录波型故障指示器的供电的效果。

需要说明的是：上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种暂态录波型故障指示器，其特征在于，包括外壳、下盖、CT取电模块、供电管理电路、太阳能电池板支架；

所述CT取电模块设置在所述外壳的上端，所述下盖固定在所述外壳的下端；

所述供电管理电路设置在所述外壳和所述下盖之间的空间；

所述太阳能电池板支架设置在所述外壳上；

所述供电管理电路包括控制芯片、干电池供电模块、充电电池供电模块、超级电容供电模块、太阳能供电模块，所述干电池供电模块、所述充电电池供电模块、所述超级电容供电模块、所述太阳能供电模块分别与所述控制芯片连接；

所述充电电池供电模块、所述超级电容供电模块分别与所述太阳能供电模块连接；

所述CT取电模块与所述供电管理电路中的控制芯片连接；

所述干电池供电模块包括干电池和干电池供电电路；

所述充电电池供电模块包括充电电池、充电电池供电电路、充电电池电压检测电路；

所述超级电容供电模块包括超级电容、超级电容充放电电路；

所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、太阳能充放电电路；

所述太阳能电池板设置在所述太阳能电池板支架上。

2.根据权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述太阳能电池板支架由两块支撑板构成；

第一支撑板设置在所述外壳上，第二支撑板的一端与第一支撑板的一端固定，且第一支撑板与第二支撑板之间的夹角为钝角。

3.根据权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述CT取电模块包括电流互感器、稳压器、DC-DC电源模块、全桥变换器、TVS二极管和若干个电容、电阻；

所述电流互感器通过所述全桥变换器与所述DC-DC电源模块连接，所述DC-DC电源模块通过所述稳压器与所述控制芯片的电源端连接；

所述电流互感器与所述全桥变换器之间并联有TVS二极管和电容，所述全桥变换器与所述DC-DC电源模块之间并联有TVS二极管和电容。

4.根据权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，在所述干电池供电模块中，所述干电池供电电路包括三极管、稳压器、MOS管和若干个电容和电阻；

所述三极管的基极与所述控制芯片连接，所述三极管的集电极与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极与所述干电池连接，所述MOS管的漏极与所述稳压器连接，所述稳压器的输出端供电。

5.根据权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，在所述充电电池供电模块，所述充电电池供电电路包括稳压器，所述稳压器的输入端与所述充电电池连接，所述稳压器的输出端供电；

所述充电电池电压检测电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻的公共端连接所述控制芯片，所述第一电阻与所述充电电池连接；

所述充电电池与所述太阳能充放电电路连接。

6.根据权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，在所述超级电容供电模块，所述超级电容充放电电路包括三极管、MOS管、稳压器、二极管；

所述三极管的基极与所述控制芯片连接，所述三极管的集电极与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管与所述太阳能供电模块中的太阳能充放电电路连接；

所述MOS管的源极与所述超级电容连接，所述MOS管的漏极与所述稳压器连接，所述稳压器的输出端供电。

7.根据权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，在所述太阳能供电模块，所述太阳能充放电电路包括电池充电管理芯片、三极管、MOS管；

所述三极管的基极与所述控制芯片连接，所述三极管的集电极与所述MOS管的栅极连接，所述太阳能电池板与所述三极管的集电极连接；

所述MOS管与所述充电管理芯片连接，所述充电管理芯片的输出端供电，所述充电管理芯片与超级电容充放电电路、充电电池分别连接。