CN211405578U - 带辅助供电的故障指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带辅助供电的故障指示器，包括：故障指示器本体和供电单元，故障指示器本体内设置有MCU，供电单元包括取电CT、风力发电装置、太阳能板、连接风力发电装置的第一电源端子、连接太阳能板的第二电源端子、连接取电CT的第三电源端子、超级电容、超级电容管理电路和LDO，第一电源端子、第二电源端子、第三电源端子分别连接整流保护单元的输入端，整流保护单元的输出端连接LDO的输入端，LDO的输出端连接MCU的供电端，超级电容通过超级电容管理电路连接MCU的供电端，超级电容管理电路的控制端连接MCU的。通过给故障指示器增加风电和太阳能供电的方式，提高了故障指示器正常工作的时间，保证了整个故障采集系统运行的稳定性和可靠性。

Description

带辅助供电的故障指示器

技术领域

本实用新型涉及故障指示器领域，具体的涉及一种带辅助供电的故障指示器。

背景技术

线路长，分支多，负荷分散，运行方式复杂是当前大多数电力局配网线路的特点。故障指示器主要用于配电系统各种故障点的检测和定位，配电控制中心的故障定位软件系统与大量现场的故障指示器相配合，在故障发生后的几分钟内即可在控制中心通过与地理信息系统的结合，给出故障位置、故障类型和故障时间的指示信息，帮助维修人员迅速赶赴现场，排除故障，恢复正常供电。

常规的故障指示器包含汇集单元和信号采集单元两部分，信号采集单元实时监控线路电流及电场波动数据，采集单元使用特制安装工具和绝缘操作杆进行带电安装，通过卡簧卡在电力线上。当线路电流大于10A时，采集单元通过感应线圈从线路上取电，并对安装于采集单元内部的超级电容进行充电；当线路电流小于10A时由超级电容对采集单元供电，超级电容内的电量一般能支持故障指示器工作48小时左右，当超级电容电量不够时故障指示器无法继续运行，使得控制中心无法获取现场的故障信息。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明实用新型提出一种带辅助供电的故障指示器，能够基于风能和太阳能给故障指示器供电，提高故障指示器的运行时间。

根据本实用新型实施例的带辅助供电的故障指示器，包括：故障指示器本体和供电单元，所述故障指示器本体内设置有MCU，所述供电单元包括取电CT、风力发电装置、太阳能板、连接风力发电装置的第一电源端子、连接太阳能板的第二电源端子、连接取电CT的第三电源端子、超级电容、超级电容管理电路和LDO，所述第一电源端子、第二电源端子、第三电源端子分别连接整流保护单元的输入端，所述整流保护单元的输出端连接LDO的输入端，所述LDO的输出端连接MCU的供电端，所述超级电容通过超级电容管理电路连接MCU的供电端，所述超级电容管理电路的控制端连接MCU的。

根据本实用新型实施例的带辅助供电的故障指示器，至少具有如下技术效果：在故障指示器的供电单元部分增加风力发电装置和太阳能板，通过第一电源端子连接风力发电装置，通过第二电源端子连接太阳能板，通过第三电源端子连接取电CT，两种辅助供电方式与常规的CT取电供电方式并行，LDO将不同的电压输入转换为故障指示器的工作电压，通过给故障指示器增加风电和太阳能供电的方式，大大减少了由超级电容供电的概率，提高了故障指示器正常工作的时间，保证了整个故障采集系统运行的稳定性和可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，所述整流保护单元包括整流电路和保护电路，所述整流电路的输入端分别连接第一电源端子、第二电源端子和第三电源端子，所述整流电路的输出端连接保护电路的输入端，所述保护电路的输出端连接LDO的输入端。

根据本实用新型的一些实施例，还包括锂电池，所述锂电池连接LDO的输入端以用于超级电容电能耗尽时供电。

根据本实用新型的一些实施例，所述锂电池与LDO之间设置有电池电压监控电路，所述电池电压监控电路的输出端连接故障MCU的电池电压监控端。

根据本实用新型的一些实施例，所述超级电容管理电路包括超级电容充电电路和超级电容放电电路，所述超级电容充电电路的输入端连接整流保护单元，所述超级电容充电电路的输出端连接超级电容的输入端，所述超级电容的输出端通过超级电容放电电路连接MCU的供电端。

根据本实用新型的一些实施例，所述超级电容充电电路包括开关芯片U47、比较电容C178，比较器U49，所述比较电容C178通过电阻R200与超级电容并联，所述开关芯片U47的输入端连接整流保护单元的输出端，所述开关芯片U47的使能端连接MCU的充电信号端，所述开关芯片U47的输出端连接超级电容，所述开关芯片U47的使能端连接比较器U49的输入端，所述比较器U49的一个输出端连接比较电容C178，所述比较电容178与比较器U49的公共端连接MCU的超级电容电压监控端。

根据本实用新型的一些实施例，所述超级电容放电电路包括MOS管V12、MOS管V11、MOS管V3，所述MCU的放电信号端连接MOS管V3的控制端，所述MOS管V3的输出端分别连接MOS管V12、MOS管V11的控制端，所述MOS管V12的输入端连接超级电容，所述MOS管V12的输出端连接MOS管V11的输入端，所述MOS管V11的输出端连接MCU的供电端。

根据本实用新型的一些实施例，所述LDO的型号为XC6206P312MR。

根据本实用新型的一些实施例，所述超级电容的型号为SPC1520。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例中带辅助供电的故障指示器的原理框图；

图2为本实用新型实施例中三个电源端子和整流保护单元的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中超级电容、超级电容管理电路、LDO、锂电池的电路原理图；

图4为本实用新型实施例中MCU的控制逻辑图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参考图1，一种带辅助供电的故障指示器，包括：故障指示器本体和供电单元，故障指示器本体内设置有MCU，MCU用于实现对各个供电端电压的监控，并且发送控制命令切换不同的供电来源，供电单元包括风力发电装置110、太阳能板120、取电ct130、连接风力发电装置120的第一电源端子210、连接太阳能板120的第二电源端子220、连接取电CT130的第三电源端子230、超级电容300、超级电容管理电路和LDO500，第一电源端子210、第二电源端子220、第三电源端子230分别连接整流保护单元的输入端，整流保护单元的输出端连接LDO500的输入端，LDO500的输出端连接MCU的供电端，超级电容300通过超级电容管理电路连接MCU的供电端，超级电容管理电路的控制端连接MCU，通过MCU控制超级电容的充放电，还包括电压基准芯片U52，以用于提供基准电压。

参考图2，整流保护单元包括整流电路610和保护电路620，整流电路610的输入端分别连接互相并联的第一电源端子210、第二电源端子220和第三电源端子230，整流电路610由四个肖特基二极管D19、D20、D21、D22、稳压二极管Z1、瞬态抑制二极管Z2组成；整流电路610的输出端连接保护电路620的输入端，保护电路620由比较器U46、MOS管V1、保护二极管D1组成，保护电路620的输出端VDD1连接LDO500的输入端。

参考图3，本实施例的故障指示器中供电单元还设置有锂电池700，锂电池700与保护电路的输出端VDD1并联接入LDO500的输入端，锂电池700的作用是为了提供后备电源，当超级电容电能耗尽且VDD1端电压低于锂电池700电压时供电，为故障指示器的供电提供多一层的保护；锂电池700与LDO500之间设置有电池电压监控电路，电池电压监控电路由比较器U9、电阻R208、R41、R210组成，比较器U9通过电阻R41连接MCU的AD5引脚以用于监控电池电压。

充电管理电路400包括超级电容充电电路和超级电容放电电路，超级电容通过超级电容充电电路连接整流保护单元，超级电容300通过超级电容放电电路连接MCU的供电端。

其中，超级电容充电电路410包括开关芯片U47、比较电容C178，比较器U49，比较电容C178通过电阻R200与超级电容C177并联，开关芯片U47的输入端连接整流保护单元的输出端，开关芯片U47的使能端EN通过二极管D53连接MCU的充电信号端CHARGE_S，开关芯片U47的输出端连接超级电容C177，开关芯片U47的使能端连接比较器U49的输入端，比较器U49的一个输入端连接比较电容C177，另一个输入端连接基准电压芯片，优选的，本实施例中开关芯片的型号为TPS27081，比较器U49的一个输出端连接比较电容C178，比较电容C178与比较器U49的公共端连接MCU的超级电容电压监控端AD4，MCU通过监控比较电容C178的电压可以得知超级电容C177的电压。

充电步骤为：当MCU的AD4引脚读取到比较电容C178的电压低时，通过充电信号端CHARGE_S发送充电命令给开关芯片U47，开关芯片U47导将VDD1端的电压输送给超级电容C177充电。

其中，超级电容放电电路420包括MOS管V12、MOS管V11、MOS管V3和比较器U48，MCU的放电信号端C_CTRL通过二极管D23连接MOS管V3的栅极，MOS管V3的栅极还通过二极管D24连接比较器U48的输出端，MOS管V3的漏极分别连接MOS管V12、MOS管V11的栅极，MOS管V12的漏极连接超级电容，MOS管V12的源极连接MOS管V11的源极，MOS管V11的漏极通过互相并联的电阻R125和MOS管V43连接MCU的供电端V3P1，因为超级电容C177的输出电压为3V多，因此无需LDO的转换，可以直接给MCU供电。

优选的，本实施例中LDO500的型号为XC6206P312MR，可以将锂电池和VDD1端的5V输入电压转换为MCU的3V工作电压，LDO500的输出端通过互相并联的电阻R125和MOS管V43连接MCU的供电端V3P1。

参考图4，本实施例中MCU的供电控制逻辑为：

当线路电流大于10A时，直接通过取电CT从线路取电；

当线路电流小于10A且光照条件满足时，通过太阳能板供电；

当线路电流小于10A、光照条件不满足且风速满足时，通过风力发电装置供电；

当线路电流小于10A、光照条件和风速均不满足时通过超级电容供电，如果超级电容电量耗尽则通过锂电池供电。

综上所述，本实用新型实施例在故障指示器的供电单元部分增加风力发电装置110和太阳能板120，通过第一电源端子210连接风力发电装置110，通过第二电源端子220连接太阳能板120，通过第三电源端子230连接取电CT130，两种辅助供电方式与常规的CT取电供电方式并行，LDO500将不同的电压输入转换为故障指示器的工作电压，通过给故障指示器增加风电和太阳能供电的方式，大大减少了由超级电容供电的概率，并且还增设锂电池，通过多种辅助供电方式极大的降低了故障指示器停止工作的概率，提高了故障指示器正常工作的时间，保证了整个故障采集系统运行的稳定性和可靠性。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种带辅助供电的故障指示器，其特征在于，包括：故障指示器本体和供电单元，所述故障指示器本体内设置有MCU，所述供电单元包括风力发电装置(110)、太阳能板(120)、取电CT(130)、连接风力发电装置(110)的第一电源端子(210)、连接太阳能板(120)的第二电源端子(220)、连接取电CT(130)的第三电源端子(230)、超级电容(300)、超级电容管理电路和LDO(500)，所述第一电源端子(210)、第二电源端子(220)、第三电源端子(230)分别连接整流保护单元的输入端，所述整流保护单元的输出端连接LDO(500)的输入端，所述LDO(500)的输出端连接MCU的供电端，所述超级电容(300)通过超级电容管理电路连接MCU的供电端，所述超级电容管理电路的控制端连接MCU。

2.根据权利要求1所述的带辅助供电的故障指示器，其特征在于：所述整流保护单元包括整流电路(610)和保护电路(620)，所述整流电路(610)的输入端分别连接第一电源端子(210)、第二电源端子(220)和第三电源端子(230)，所述整流电路(610)的输出端连接保护电路(620)的输入端，所述保护电路(620)的输出端连接LDO(500)的输入端。

3.根据权利要求1所述的带辅助供电的故障指示器，其特征在于：还包括锂电池(700)，所述锂电池(700)连接LDO(500)的输入端以用于超级电容电能耗尽时供电。

4.根据权利要求3所述的带辅助供电的故障指示器，其特征在于：所述锂电池(700)与LDO(500)之间设置有电池电压监控电路，所述电池电压监控电路的输出端连接故障MCU的电池电压监控端。

5.根据权利要求1所述的带辅助供电的故障指示器，其特征在于：所述超级电容管理电路包括超级电容充电电路(410)和超级电容放电电路(420)，所述超级电容充电电路(410)的输入端连接整流保护单元，所述超级电容充电电路(410)的输出端连接超级电容(300)的输入端，所述超级电容(300)的输出端通过超级电容放电电路(420)连接MCU的供电端。

6.根据权利要求5所述的带辅助供电的故障指示器，其特征在于：所述超级电容充电电路(410)包括开关芯片U47、比较电容C178，比较器U49，所述比较电容C178通过电阻R200与超级电容并联，所述开关芯片U47的输入端连接整流保护单元的输出端，所述开关芯片U47的使能端连接MCU的充电信号端，所述开关芯片U47的输出端连接超级电容，所述开关芯片U47的使能端连接比较器U49的输入端，所述比较器U49的一个输出端连接比较电容C178，所述比较电容178与比较器U49的公共端连接MCU的超级电容电压监控端。

7.根据权利要求5所述的带辅助供电的故障指示器，其特征在于：所述超级电容放电电路(420)包括MOS管V12、MOS管V11、MOS管V3，所述MCU的放电信号端连接MOS管V3的控制端，所述MOS管V3的输出端分别连接MOS管V12、MOS管V11的控制端，所述MOS管V12的输入端连接超级电容，所述MOS管V12的输出端连接MOS管V11的输入端，所述MOS管V11的输出端连接MCU的供电端。

8.根据权利要求1所述的带辅助供电的故障指示器，其特征在于：所述LDO的型号为XC6206P312MR。

9.根据权利要求1所述的带辅助供电的故障指示器，其特征在于：所述超级电容的型号为SPC1520。

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