CN212726579U - 一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，包括电流互感器、整流稳压单元、滤波单元、升压模块和超级电容储能单元，电流互感器用于互感产生电能并输送至整流稳压单元，整流稳压单元对电能进行整流和稳压并输送至滤波单元，滤波单元对电能进行滤波处理后输送至升压模块和超级电容储能单元，升压模块对接收到的电能进行电能变换并为负载提供电能，超级电容储能单元用于存储滤波单元输出的电能；优点是通过电流互感器可快速感生出电能并供给整流稳压单元，整流稳压单元可将电能转换为直流电并进行稳压，使得整流稳压单元可进行稳定电压输出；且设置的超级电容在电力线路停电时可作为备用电源，保障远传型故障指示器的稳定工作。

Description

一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路

技术领域

本实用新型具体涉及一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路。

背景技术

远传型故障指示器的采集单元实时采集电力线路上负荷电流、故障电流、对地电场、导线温度等数据参数，内部电源靠锂电池供电，外部电源需要通过电流互感器收集能量。但在我国偏远地区，例如中西部农村多采用10kV电力线路，线路负荷一般为10A以下，在此情况下，现有的远传型故障指示器不能为采集单元提供稳定能量，从而导致无法实施检测，且检测结果误差较大。同时采集单元在采集数据和传送数据给处理器单元时功耗比较大，而远传型故障指示器内部的锂电池储存能量有限，锂电池能量低于2.7V时，采集单元不能正常工作，且无法长时间提供电能，仅能作为备用电池短暂使用。因此需要一种可为采集单元提供稳定电能的取电电路。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可为采集单元提供稳定电能，且可将多余电能进行存储的用于远传型故障指示器的电流感应取电电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，包括电流互感器、整流稳压单元、滤波单元、升压模块和超级电容储能单元，所述的电流互感器用于互感产生电能并电能输送至整流稳压单元，所述的整流稳压单元用于对电流互感器提供的电能进行整流和稳压并将处理后的电能输送至滤波单元，所述的滤波单元用于对整流稳压单元输出的电能进行滤波处理并将滤波处理后的电能输送至升压模块和超级电容储能单元，所述的升压模块用于对接收到的电能进行电能变换并将为与其相连的负载提供电能，所述的超级电容储能单元用于存储滤波单元输出的电能。

更进一步地，所述的整流稳压单元包括整流桥单元和稳压单元，所述的整流桥单元的输入端与所述的电流互感器相连接，所述的稳压单元为稳压二极管，所述的整流桥单元的正极输出端与所述的稳压单元的负极相连接，所述的整流桥单元的负极输出端与稳压单元的正极相连接。

更进一步地，所述的滤波单元包括第一极性电容，所述的第一极性电容的正极与整流桥单元的正极输出端相连接，所述的第一极性电容的负极与整流桥单元的负极输出端相连接，所述的第一极性电容的两端并联有第二电容、第三电容、第四电容，所述的整流桥单元的正极输出端通过第一二极管与第一极性电容的正极相连接。

更进一步地，所述的整流桥单元的正极输出端与第一场效应管的漏极相连接，所述的第一场效应管的源极与所述的整流桥单元的负极输出端相连接，所述的第一场效应管的栅极、源极之间串联有第一电阻，所述的第一场效应管的栅极与控制器单元相连接。

更进一步地，所述的升压模块包括型号为TPS61021的升压芯片，所述的升压芯片的8脚、5脚之间串联有第二电阻，所述的升压芯片的1脚、5脚之间串联有第五电容，所述的升压芯片的8脚与第一极性电容的正极相连接，所述的升压芯片的7脚、8脚之间串联有第一电感，所述的升压芯片的7脚、6脚相短接，所述的升压芯片的3脚、4脚相短接，所述的升压芯片的2脚、3脚之间串联有第六电容，所述的第六电容的两端并联有第七电阻、第八电容、第九电容、第十电容和第二电感，所述的升压芯片的2脚通过第八电阻与所述的第一极性电容的负极相连接，所述的升压芯片的1脚与所述的第一极性电容的负极相连接，所述的升压芯片的2与第二二极管的正极相连接。

更进一步地，所述的超级电容储能单元包括超级电容、第二场效应管和第三场效应管，所述的第二场效应管的漏极与所述的第一极性电容的正极相连接，所述的第二场效应管的栅极通过第九电阻与控制器单元相连接，所述的第二场效应管的源极与第三场效应管的漏极相连接，所述的第三场效应的源极与第三二极管的正极相连接，所述的第三二极管的负极与第二场效应管的漏极相连接，所述的第三场效应管的漏极、栅极之间串联有第十电阻，所述的第三场效应管的源极与超级电容的正极相连接，所述的超级电容的负极与第一极性电容的负极相连接，所述的第三场效应管的栅极通过依次串联的第四二极管、第五二极管与第一极性电容的负极相连接。

更进一步地，所述的电流互感器两端还并联有浪涌保护单元。

更进一步地，所述的整流稳压单元的输入端并联有瞬变抑制二极管。

与现有技术相比，本实用新型的优点是通过电流互感器与电力线路的互感可快速感生出电能，并提供给后方的整流稳压单元，同时在整流稳压单元的设置可实现对电流互感器产生电能的整流以及稳压，将电能转换为直流电并进行稳压，使得整流稳压单元可进行稳定电压输出；在整流稳压模块的后方连接有滤波单元，通过滤波单元进行杂波去除，实现电压的稳定输出。本实用新型的超级电容储能单元设置的超级电容对滤波单元输出电能进行存储，且设置的第二场效应管可对超级电容充能进行控制，同时设置的第三场效应管与第四二极管、第五二极管的配合可实现超级电容的过充保护，且超级电容在电力线路停电时可作为备用电源释放电能输出至升压电路，从而保障远传型故障指示器在电力线路故障时继续进行工作。利用多余能量对超级电容自动充电，且超级电容比充电锂电池寿命长；同时升压模块2 秒即可为故障指示器内提供稳定电压，升压模块功耗较低。使用时升压模块优先向负载供电，超级电容作为后备电源，从而提高远传型故障指示器的实用性以及可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型整流稳压单元与滤波单元的电路连接图；

图3为本实用新型升压模块的电路连接图；

图4为本实用新型超级电容储能单元的电路连接图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，包括电流互感器L0、整流稳压单元、滤波单元、升压模块和超级电容储能单元，电流互感器L0用于互感产生电能并电能输送至整流稳压单元，整流稳压单元用于对电流互感器L0提供的电能进行整流和稳压并将处理后的电能输送至滤波单元，滤波单元用于对整流稳压单元输出的电能进行滤波处理并将滤波处理后的电能输送至升压模块和超级电容储能单元，升压模块用于对接收到的电能进行电能变换并将为与其相连的负载提供电能，超级电容储能单元用于存储滤波单元输出的电能。

上述的整流稳压单元包括整流桥单元和稳压单元，整流桥单元的输入端与电流互感器L0相连接，稳压单元为稳3.6V的稳压二极管D10，整流桥单元的正极输出端与稳压单元的负极相连接，整流桥单元的负极输出端与稳压单元的正极相连接。其中整流桥单元是由四个二极管构成的全桥整流电路，即由第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8和第九二极管D9构成的全桥整流电路。

本实用新型的具体连接电路为：电流互感器L0两端并联有浪涌保护单元RT（10D121K型号的压敏电阻），电流互感器L0的一端通过第三电感L3与型号为SMBJ5.0AC的瞬变抑制二极管VD1的一端相连接，电流互感器L0的另一端与瞬变抑制二极管VD1的另一端相连接，其中瞬变抑制二极管VD1并联设置在整流桥单元的输入端。整流桥单元的正极输出端与稳压单元的负极相连接，整流桥单元的负极输出端与稳压单元的正极相连接，从而实现对整流桥单元输出的电能进行3.6V稳压。同时整流桥单元的正极输出端与第一场效应管Q1的漏极相连接，第一场效应管Q1的源极与整流桥单元的负极输出端相连接，第一场效应管Q1的栅极、源极之间串联有第一电阻R1，第一场效应管Q1的栅极与控制器单元相连接。其中整流桥单元的的正极输出端通过第一二极管D1与滤波单元第一极性电容C1的正极相连接，第一极性电容C1的负极与整流桥单元的负极输出端相连接，第一极性电容C1的两端并联有第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，整流桥单元的正极输出端通过第一二极管D1与第一极性电容C1的正极相连接。

上述升压模块包括型号为TPS61021的升压芯片U1，升压芯片U1的8脚、5脚之间串联有第二电阻R2，升压芯片U1的1脚、5脚之间串联有第五电容C5，升压芯片U1的8脚与第一极性电容C1的正极相连接，升压芯片U1的7脚、8脚之间串联有第一电感L1，升压芯片U1的7脚、6脚相短接，升压芯片U1的3脚、4脚相短接，升压芯片U1的2脚、3脚之间串联有第六电容C6，第六电容C6的两端并联有第七电阻R7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10和第二电感L2，升压芯片U1的2脚通过第八电阻R8与第一极性电容C1的负极相连接，升压芯片U1的1脚与第一极性电容C1的负极相连接，升压芯片U1的2与第二二极管D2的正极相连接，第二二极管D2的负极用于连接负载，即与远传型故障指示器的采集单元相连接。

上述超级电容储能单元包括3.0V/3.3F的超级电容C11、第二场效应管Q2和第三场效应管Q3，第二场效应管Q2的漏极与第一极性电容C1的正极相连接，第二场效应管Q2的栅极通过第九电阻R9与控制器单元相连接，第二场效应管Q2的源极与第三场效应管Q3的漏极相连接，第三场效应的源极与第三二极管D3的正极相连接，第三二极管D3的负极与第二场效应管Q2的漏极相连接，第三场效应管Q3的漏极、栅极之间串联有第十电阻R10，第三场效应管Q3的源极与超级电容C11的正极相连接，超级电容C11的负极与第一极性电容C1的负极相连接，第三场效应管Q3的栅极通过依次串联的第四二极管D4、第五二极管D5与第一极性电容C1的负极相连接。

上述的第一场效应管Q1、第二场效应管Q2和第三场效应管Q3均为N沟道增强型NMOSFET管。同时该取电电路通过控制器单元对该取电电路是否工作进行控制，当控制器单元施加导通电压在第一场效应管Q1的栅极时，第一场效应管Q1导通，第一场效应管Q1后方的电路被短路不工作，当为施加导通电压在第一场效应管Q1栅极时，第一场效应管Q1截止，该取电电路正常工作。同时通过控制器单元可对超级电容C11充电进行控制，当控制器单元施加在导通电压在第二场效应管Q2的栅极时，第二场效应管Q2导通，开始对超级电容C11进行充电，当控制器单元停止在第二场效应管Q2的栅极施加导通电压时，第二场效应管Q2截止，停止对超级电容C11充电。

本实用新型的工作原理：工作时，利用电流互感器L0套设在电力线路上，利用互感产生感生电能，同时为避免因电力线路的电流产生突变导致电流互感器L0产生的电能突变导致后方的电路损毁在电流互感器L0的两端并联有浪涌保护单元RT，从而有效减少因雷击等因素导致的电路线路电流的变化而对取电电路产生的影响，且在整流桥单元的输入端还并联有瞬变抑制二极管VD1，起到对取电电路的保护作用。电流互感器L0产生的电能通过整流桥单元变换为直流电，同时通过稳压二极管D10进行3.6V稳压，当第一场效应管Q1截止时，电能继续向后传递，并通过滤波单元对杂波进行去除，为后续的升压模块和超级电容储能单元提供稳定电能。当升压模块接收到滤波单元输入的电能后开始工作，并通过升压模块将滤波单元输出的电能变换为符合故障指示器所使用的电能。在为故障指示器提供电能的同时，还可通过控制第二场效应管Q2的导通对超级电容C11进行充电。当第二场效应管Q2导通时，电能通过第十电阻R10施加在第三场效应管Q3的栅极，使得第三场效应管Q3导通，此时滤波单元输出的电能对超级电容C11进行充能，当对超级电容C11充能时第十电阻R10两端电压同步上升，当超级电容C11充能完成时，此时第四二极管D4阳极的电压大于其导通电压，第五二极管D5阳极的电压大于其导通电压，即第四二极管D4、第五二极管D5导通接地，第三场效应管Q3截止，停止对超级电容C11充电，实现对超级电容C11的保护。当电力线路出现故障停电时。电流互感器L0无法产生互感电能，因此滤波单元停止输出电能。此时超级电容C11内的电能作为电源通过第三二极管D3向升压模块供电，从而起到备用电池的作用，利用升压模块为故障指示器体用电能。且锂离子电池通过第六二极管D6与负载相连，利用锂离子电池为负载供电，同样起到备用电池作用。

以上所述实施例仅为本实用新型的优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干的变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，其特征在于，包括电流互感器、整流稳压单元、滤波单元、升压模块和超级电容储能单元，所述的电流互感器用于互感产生电能并电能输送至整流稳压单元，所述的整流稳压单元用于对电流互感器提供的电能进行整流和稳压并将处理后的电能输送至滤波单元，所述的滤波单元用于对整流稳压单元输出的电能进行滤波处理并将滤波处理后的电能输送至升压模块和超级电容储能单元，所述的升压模块用于对接收到的电能进行电能变换并为与其相连的负载提供电能，所述的超级电容储能单元用于存储滤波单元输出的电能。

2.如权利要求1所述的一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，其特征在于，所述的整流稳压单元包括整流桥单元和稳压单元，所述的整流桥单元的输入端与所述的电流互感器相连接，所述的稳压单元为稳压二极管，所述的整流桥单元的正极输出端与所述的稳压单元的负极相连接，所述的整流桥单元的负极输出端与稳压单元的正极相连接。

3.如权利要求2所述的一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，其特征在于，所述的滤波单元包括第一极性电容，所述的第一极性电容的正极与整流桥单元的正极输出端相连接，所述的第一极性电容的负极与整流桥单元的负极输出端相连接，所述的第一极性电容的两端并联有第二电容、第三电容、第四电容，所述的整流桥单元的正极输出端通过第一二极管与第一极性电容的正极相连接。

4.如权利要求2所述的一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，其特征在于，所述的整流桥单元的正极输出端与第一场效应管的漏极相连接，所述的第一场效应管的源极与所述的整流桥单元的负极输出端相连接，所述的第一场效应管的栅极、源极之间串联有第一电阻，所述的第一场效应管的栅极与控制器单元相连接。

5.如权利要求3所述的一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，其特征在于，所述的升压模块包括型号为TPS61021的升压芯片，所述的升压芯片的8脚、5脚之间串联有第二电阻，所述的升压芯片的1脚、5脚之间串联有第五电容，所述的升压芯片的8脚与第一极性电容的正极相连接，所述的升压芯片的7脚、8脚之间串联有第一电感，所述的升压芯片的7脚、6脚相短接，所述的升压芯片的3脚、4脚相短接，所述的升压芯片的2脚、3脚之间串联有第六电容，所述的第六电容的两端并联有第七电阻、第八电容、第九电容、第十电容和第二电感，所述的升压芯片的2脚通过第八电阻与所述的第一极性电容的负极相连接，所述的升压芯片的1脚与所述的第一极性电容的负极相连接，所述的升压芯片的2脚与第二二极管的正极相连接。

6.如权利要求3所述的一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，其特征在于，所述的超级电容储能单元包括超级电容、第二场效应管和第三场效应管，所述的第二场效应管的漏极与所述的第一极性电容的正极相连接，所述的第二场效应管的栅极通过第九电阻与控制器单元相连接，所述的第二场效应管的源极与第三场效应管的漏极相连接，所述的第三场效应的源极与第三二极管的正极相连接，所述的第三二极管的负极与第二场效应管的漏极相连接，所述的第三场效应管的漏极、栅极之间串联有第十电阻，所述的第三场效应管的源极与超级电容的正极相连接，所述的超级电容的负极与第一极性电容的负极相连接，所述的第三场效应管的栅极通过依次串联的第四二极管、第五二极管与第一极性电容的负极相连接。

7.如权利要求1所述的一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，其特征在于，所述的电流互感器两端还并联有浪涌保护单元。

8.如权利要求1所述的一种用于远传型故障指示器的电流感应取电电路，其特征在于，所述的整流稳压单元的输入端并联有瞬变抑制二极管。

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