CN212969053U - 一体式ct感应取电电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压线取电技术领域，具体为一体式CT感应取电电路及装置，所述一体式CT感应取电电路包括CT感应输入电路、防雷击电路和泄放吸收电路，所述CT感应输入电路的二次侧的输出端连接防雷击电路，所述防雷击电路的输出端连接泄放吸收电路，所述泄放吸收电路用于在防雷击电路输出电压超过阈值时导通；所述一体式CT感应取电装置包括上述的CT感应取电电路和输出电路。本实用新型的一体式CT感应取电电路及装置，能够消除高压输电线的电流进行大范围波动时对CT取电装置输出的干扰，保证负载正常工作，解决普通取电装置无法解决电流极低和电流极高在同条线缆同时出现问题，具有体积小、重量轻、功率大效率高、安装方便、性能更稳定等优点。

Description

一体式CT感应取电电路及装置

技术领域

本实用新型涉及高压线取电技术领域，具体为一体式CT感应取电电路及装置。

背景技术

目前高压端智能电器供电方法有：变压器直接供电、电磁式电压互感器(PT)供电或者电容式电压互感器(CTV)供电、CT取电供电、太阳能发电供电、激光供电、电容串联分压式取电供电、电容限流降压取电供电，但是这些都有很多缺点。

高压变压器和电磁式电压互感器或者电容式电压互感器主要功能是实现电压变换，不仅体积大、成本高，因而导致使用范围有限，尤其不适应做电子式电压互感器的一次转换电源或输电线路状态检测系统的电源等；太阳能供电电源由于太阳能电发电需要阳光，导致输出的电能受到环境限制而十分有限；激光供电法不仅成本高，效率低，光学元件使用寿命有限，而且这种供电方法受地点限制，不适合户外；电流互感器感应取电装置体积小、重量轻，是相对理想的一种供电方式，但是受电流波动影响强烈，当线路处于空载或者接近空载的小电流状态时，要依靠储能装置配合，才能保证负载正常工作，当电流较大时又要为负载设计专用的保护电路，以防止负载过压。

实用新型内容

本实用新型提供的一体式CT感应取电电路及装置，该取电电路能够实现过流状态下的泄放吸收，保护后面的电路不被损坏，消除高压输电线的电流进行大范围波动时对CT取电装置输出的干扰，保证负载正常工作，该取电装置能够解决高压线缆在用电低谷期和高峰期造成的电缆电流波动极大，普通取电装置无法解决电流极低和电流极高在同条线缆同时出现问题，具有体积小、重量轻、功率大、发热量极低、效率高、成本低、安装方便、性能更稳定等优点。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一体式CT感应取电电路，包括CT感应输入电路、防雷击电路和泄放吸收电路，所述CT感应输入电路的二次侧的输出端连接防雷击电路，所述防雷击电路的输出端连接泄放吸收电路，所述泄放吸收电路用于在防雷击电路输出电压超过阈值时导通。

本实用新型技术方案中，通过防雷击电路可以雷击时导通，避免后续电路损坏，通过协防吸收电路，可以在高压线短路或者出现较大范围波动时，对电流进行泄放吸收，保证电流的稳定，保护后续电路不受损，保证负载正常工作。

进一步，所述防雷击电路包括一级防护电路和二级防护电路，所述一级防护电路的输入端与CT感应输入电路的二次侧的输出端连接，所述二级防护电路的输入端与一级防护电路的输出端连接，所述一级防护电路包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且依次串联的第一电阻、第三十五电容、第二电阻以及第三十七电容，还包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且相互串联的第一压敏电阻和第二压敏电阻，还包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且相互串联的第一放电管和第二放电管，所述二级防护电路包括设置在二级防护电路两个输入端之间且依次串联的第三电阻、第二十六电容、第四电阻以及第二十七电容，所述二级防护电路还包括设置在二级防护电路两个输入端之间且并联的第三压敏电阻和第三放电管，所述第三十五电容与第二电阻的连接端、第一压敏电阻与第二压敏电阻的连接端、第一放电管与第二放电管的连接端、第二十六电容和第四电阻的连接端连接在一起。通过多级防护电路的设计，利用压敏电阻和放电管一起构成防雷电路，可以在雷击时导通，保护后续电路。

进一步，所述一级防护电路的输入端与CT感应输入电路的二次侧的输出端之间设有第一电感和第二电感，所述二级防护电路与一级防护电路之间设有第三电感和第四电感。

设置电感元件可以进一步的抑制浪涌电流。

进一步，所述泄放吸收电路包括第一双向可控硅，所述第一双向可控硅的T1电极和T2电极与防雷击电路的输出端连接，所述泄放吸收电路还包括均与第一双向可控硅相并联的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第六十四电阻、第二双向可控硅以及第六十三电阻，第二支路包括串联的第一稳压管、第二稳压管、第十九电阻以及第四十一电阻，所述第一稳压管和第二稳压管的连接方向相反，第二双向可控硅的控制端连接在第十九电阻和第四十一电阻之间的第二支路上，第一双向可控硅的控制端连接在第六十三电阻和第六十四电阻之间的第一支路上。

当CT感应器从高压线上感应的电流较小或没有电流时，第一双向可控硅和第二双向可控硅不导通，不会对电路构成任何影响，当高压输电线大电流或短路时，CT感应输入电路的输入电压会很高以及会有很高的尖峰电压，此时第一稳压管或第二稳压管被击穿，第二双向可控硅导通，第一双向可控硅的控制端电平改变，第一双向可控硅导通，将电流吸收，保护后面的电路不被损坏，实现过流状态下的泄放吸收，消除高压输电线的电流进行大范围波动时对CT取电装置输出的干扰，保证负载正常工作。

进一步，所述取电电路还包括整流储能电路，所述整流储能电路包括桥式整流电路，所述桥式整流电路的输入端与防雷击电路的输出端连接，所述桥式整流电路的输出端与地之间设有第二电容。通过桥式整流电路对CT感应输入电路取到的电流进行整流，第二电容可以进行滤波，进行可以向后级输出平滑的直流电流。

进一步，本申请还公开了一种一体式CT感应取电装置，该装置包括上述的任意一种CT感应取电电路。通过配备上述的取电电路，可以避免电流大范围波动对装置的工作状态的影响，保证装置正常工作。

进一步，所述一体式CT感应取电装置还包括输出电路，所述输出电路包括依次连接的隔离变压电路和整流滤波电路，所述隔离变压电路包括隔离变压器，所述隔离变压器的初级绕组包括第一线圈，隔离变压器的次级绕组包括第二线圈，所述整流滤波电路包括第六二极管以及一个LC滤波电路，LC滤波电路连接有输出接口。

通过隔离变压器既可以实现变压，又将取电端和输出端进行了隔离，通过整流滤波电路对最终的输出进行整流和滤波，进一步稳定输出。

进一步，所述输出接口包括负载接入端和电池接入端。负载和电池都可以通过输出接口接入输出电路，实现对负载供电以及电池储能。

通过泄放吸收电路和电池储能，解决了高压线缆在用电低谷期和高峰期造成的电缆电流波动极大，普通取电装置无法解决电流极低和电流极高在同条线缆同时出现这一难题。在架空线上广泛应用时，具有体积小、重量轻、功率大、发热量极低、效率高、成本低、安装方便、性能更稳定等优点。

进一步，还包括调控电路，所述调控电路包括采样反馈电路、隔离光耦电路以及控制电路，所述采样反馈电路包括取电端采集电路、输出端采集电路，所述控制电路包括线圈控制电路和输出控制电路，所述取电端采集电路用于采集取电电路的输出电压，所述输出端采集电路用于采集输出端的电压，所述线圈控制电路用于根据采样反馈电路的采样结果控制第一线圈的导通时长，所述输出控制电路用于在取电电路取到的电力不够时，切换电池给负载供电。

通过采样反馈电路对CT感应输入电路的输出以及输出电路的输出进行检测和采集，控制电路根据采集的结果对隔离变压器初级绕组的导通状态进行控制，进而控制隔离变压器的输出的电流大小，控制电路还能够控制负载的供电端，当CT感应电路取电过小不能够保证负载正常工作时，切换到电池进行供电，保证负载正常工作。

进一步，所述CT感应取电电路有多组。一个取电电路不能满足需求时，可以根据需求设置多个取电电路，配置更加灵活。

附图说明

图1为本实用新型一体式CT感应取电装置实施例的逻辑框图；

图2为本实用新型一体式CT感应取电电路实施例的电路图；

图3为本实用新型一体式CT感应取电装置的输出电路实施例的电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

如图1、图2以及图3所示，本实施例一体式CT感应取电电路包括CT感应输入电路、防雷击电路、泄放吸收电路以及整流储能电路，防雷击电路的输入端与CT感应输入电路的二次侧输出端连接，防雷击电路的输出端连接泄放吸收电路，泄放吸收电路用于在防雷击电路输出电压超过阈值时导通，CT感应器的一次侧装置在电网中，二次侧通过CT感应输入电路与防雷击电路连接，本实施例中，防雷击电路包括一级防护电路和二级防护电路，所述一级防护电路的两个输入端与CT感应输入电路的二次侧的两个输出端连接，所述二级防护电路的两个输入端与一级防护电路的两个输出端连接，二级防护电路的两个输出端与泄放吸收电路的输入端连接，泄放吸收电路的两个输入端还与整流储能电路的两个输入端连接。所述一级防护电路的两个输入端与CT感应输入电路的二次侧的两个输出端之间分别串联有第一电感L1和第二电感L2，所述二级防护电路的两个输入端与一级防护电路的两个输出端之间分别串联有第三电感L3和第四电感L4，二级防护电路的两个输出端与泄放吸收电路的两个输入端之间分别串联有第五电感L5和第六电感L6。

所述一级防护电路包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且依次串联的第一电阻R1、第三十五电容C35、第二电阻R2以及第三十七电容C37，还包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且相互串联的第一压敏电阻RMOV1和第二压敏电阻RMOV2，还包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且相互串联的第一放电管G1和第二放电管G2，所述二级防护电路包括设置在二级防护电路两个输入端之间且依次串联的第三电阻R3、第二十六电容C26、第四电阻R4以及第二十七电容C27，所述二级防护电路还包括设置在二级防护电路两个输入端之间且并联的第三压敏电阻RMOV3和第三放电管G3，所述第三十五电容C35与第二电阻R2的连接端、第一压敏电阻RMOV1与第二压敏电阻RMOV2的连接端、第一放电管G1与第二放电管G2的连接端、第二十六电容C26和第四电阻R4的连接端连接在一起。

所述泄放吸收电路包括第一双向可控硅，所述第一双向可控硅TR1的T1电极和T2电极分别与二级防护电路的两个输出端连接，所述泄放吸收电路还包括均与第一双向可控硅TR1相并联的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第六十四电阻R64、第二双向可控硅TR2以及第六十三电阻R63，第二支路包括串联的第一稳压管ZD1、第二稳压管ZD2、第十九电阻R19以及第四十一电阻R41，所述第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2的连接方向相反，第二双向可控硅TR2的控制端连接在第十九电阻R19和第四十一电阻R41之间的第二支路上，第一双向可控硅TR1的控制端连接在第六十三电阻R63和第六十四电阻R64之间的第一支路上。

整流储能电路包括一个与第一双向可控硅TR1并联的RC滤波电路以及一个桥式整流电路BR1，所述桥式整流电路的输入端与防雷击电路的输出端连接，所述桥式整流电路的输出端与地之间设有第二电容C2。

本实施例还公开了一种一体式CT感应取电装置，该装置包括上述一体式CT感应取电电路，该装置还包括输出电路，输出电路包括隔离变压电路、滤波整流电路、采样反馈电路、隔离光耦以及控制电路，隔离变压电路包括隔离变压器T1，所述隔离变压器T1的初级绕组包括第一线圈L1-3，隔离变压器T1的次级绕组包括第二线圈L9-10，所述整流滤波电路包括第六二极管D6以及一个LC滤波电路，LC滤波电路连接有输出接口，输出接口包括负载接入端和电池接入端，采样反馈电路包括取电端采集电路、输出端采集电路，所述控制电路包括线圈控制电路和输出控制电路，所述取电端采集电路用于采集取电电路的输出电压，所述输出端采集电路用于采集输出端的电压，所述线圈控制电路用于根据采样反馈电路的采样结果控制第一线圈的导通时长，所述输出控制电路用于在取电电路取到的电力不够时，切换电池给负载供电。

本实施例中，线圈控制电路包括控制芯片U1和第一MOS管Q1及其外围电路，控制芯片U1优选为电流模式PWM控制器，型号为UC2845A。外围电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11和二极管第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5，隔离变压器T1的初绕组有两个线圈，分别为第一线圈L1-3和第三线圈L4-5，它们通过第一MOS管Q1的源极与漏极相串联，线圈L1-3的首端连接第一MOS管Q1的源极，线圈L4-5的尾端通过第十三电阻R13连接第一MOS管Q1的漏极；第十三电阻R13的另一端连接控制芯片U1的GND端(5号引脚)，控制芯片U1的VI端(7号引脚)连接第十一电阻R11，初始给芯片供电，第十一电阻R11连接整流电路直流输出端及隔离变压器T1的一次绕组的接点，该接点还连接有第十五电阻R15和第八电容C8的一端，第十五电阻R15和第八电容C8的另一端相连接二极管第二二极管D2的负极，第二二极管D2的正极连接第一MOS管Q1的源极；控制芯片U1的VFB端(2号引脚)连接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端接第二隔离光耦U2的输出端(3号引脚)，来控制输出的脉冲宽度(占空比)，控制芯片U1的OUT端(6号引脚)连接第十二电阻R12，第十二电阻R12另一端连接第一MOS管Q1的栅极，控制芯片U1的GND端还连接有电容第六电容C6、第四电容C4的一端，第六电容C6的另一端与第五电容C5和第十四电阻R14一端连接控制芯片U1的CT/RT端(4号引脚)，第六电容C6用于决定控制芯片U1的工作频率，控制芯片U1的CT/RT端连接第十四电阻R14和第五电容C5一端，第四电容C4、第五电容C5和第十电阻R10的另一端连接控制芯片U1的ISEN端(3号引脚)，第十电阻R10另一端连接第一MOS管Q1的漏极，第二隔离光耦U2的P4连接第十八电阻R18，第十八电阻R18的另一端与第十四电阻R14、第一二极管D1连接控制芯片U1的VREF端(8号引脚)，第三电容C3、第七电阻R7连接控制芯片U1的COM端(1号引脚)，另一端连接控制芯片U1的VFB端。工作时，第三线圈L4-5经二极管第五二极管D5、第三二极管D3整流以及电容第十一电容C11、第十电容C10滤波后给控制芯片U1持续供电。

隔离变压器T1的次级有两线圈，分别为第二线圈L9-10和第三L6-7，第二线圈L9-10经D6整流，第十一电容C11、第一电感L1、第十二电容C12滤波后，输入到输出接口用于接负载和电池，具体包括负载接入段Vo+和GND以及电池接入端BAT+和BAT-；第三线圈L6-7经第二十电阻R20和第七二极管D7整流，经第十四电容C14滤波后给第二隔离光耦U2供电，运算放大器U4的P2和P5通过检测负载电压和电池两端电压，运算放大器U4的P1和P7输出高电平和低电平，经过第三十四电阻R34到第三MOS管Q3的基极，控制其导通和截止，进而控制第二MOS管Q2的栅极，从而控制输出，实现负载供电的切换控制，当CT取电电力充足时，一部分通过Vo+以及GND给负载供电，另一部分通过BAT+和BAT-给电池充电；当CI感应器取得的电力不够给负载时，电池就自动给负载供电，U3的P2和P6检测负载电压和电池两端电压，U3的P1和P7输出低电平，第二隔离光耦U2导通，第二隔离光耦U2的P3连接控制芯片U1的VFB端，实现输出电压的控制。

当第四十二电阻R42检测到第二电容C2上电压很低时，U6的P3和P6为低电平，U6的P1为高电平，第六三极管Q6导通，同时第七隔离光耦U7工作，U7的OL1和OL2与外界警报装置连接，第七隔离光耦U7工作时，通过OL1和OL2向外部警报装置发出信号。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中的一体式CT感应取电装置有多组CT感应取电电路，进而在一个取电电路不能满足需求时，可以根据需求设置多个取电电路，配置更加灵活，本实施例中为两组CT感应取电电路。

以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一体式CT感应取电电路，其特征在于：包括CT感应输入电路、防雷击电路和泄放吸收电路，所述CT感应输入电路的二次侧的输出端连接防雷击电路，所述防雷击电路的输出端连接泄放吸收电路，所述泄放吸收电路用于在防雷击电路输出电压超过阈值时导通。

2.根据权利要求1所述的一体式CT感应取电电路，其特征在于：所述防雷击电路包括一级防护电路和二级防护电路，所述一级防护电路的输入端与CT感应输入电路的二次侧的输出端连接，所述二级防护电路的输入端与一级防护电路的输出端连接，所述一级防护电路包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且依次串联的第一电阻、第三十五电容、第二电阻以及第三十七电容，还包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且相互串联的第一压敏电阻和第二压敏电阻，还包括设置在一级防护电路的两个输入端之间且相互串联的第一放电管和第二放电管，所述二级防护电路包括设置在二级防护电路两个输入端之间且依次串联的第三电阻、第二十六电容、第四电阻以及第二十七电容，所述二级防护电路还包括设置在二级防护电路两个输入端之间且并联的第三压敏电阻和第三放电管，所述第三十五电容与第二电阻的连接端、第一压敏电阻与第二压敏电阻的连接端、第一放电管与第二放电管的连接端、第二十六电容和第四电阻的连接端连接在一起。

3.根据权利要求2所述的一体式CT感应取电电路，其特征在于：所述一级防护电路的输入端与CT感应输入电路的二次侧的输出端之间设有第一电感和第二电感，所述二级防护电路与一级防护电路之间设有第三电感和第四电感。

4.根据权利要求1所述的一体式CT感应取电电路，其特征在于：所述泄放吸收电路包括第一双向可控硅，所述第一双向可控硅的T1电极和T2电极与防雷击电路的输出端连接，所述泄放吸收电路还包括均与第一双向可控硅相并联的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第六十四电阻、第二双向可控硅以及第六十三电阻，第二支路包括串联的第一稳压管、第二稳压管、第十九电阻以及第四十一电阻，所述第一稳压管和第二稳压管的连接方向相反，第二双向可控硅的控制端连接在第十九电阻和第四十一电阻之间的第二支路上，第一双向可控硅的控制端连接在第六十三电阻和第六十四电阻之间的第一支路上。

5.根据权利要求1所述的一体式CT感应取电电路，其特征在于：所述取电电路还包括整流储能电路，所述整流储能电路包括桥式整流电路，所述桥式整流电路的输入端与防雷击电路的输出端连接，所述桥式整流电路的输出端与地之间设有第二电容。

6.一体式CT感应取电装置，其特征在于：包括如权利要求1-5中任一项所述的一体式CT感应取电电路。

7.根据权利要求6所述的一体式CT感应取电装置，其特征在于：所述一体式CT感应取电装置还包括输出电路，所述输出电路包括依次连接的隔离变压电路和整流滤波电路，所述隔离变压电路包括隔离变压器，所述隔离变压器的初级绕组包括第一线圈，隔离变压器的次级绕组包括第二线圈，所述整流滤波电路包括第六二极管以及一个LC滤波电路，LC滤波电路连接有输出接口。

8.根据权利要求7所述的一体式CT感应取电装置，其特征在于：所述输出接口包括负载接入端和电池接入端。

9.根据权利要求8所述的一体式CT感应取电装置，其特征在于：还包括调控电路，所述调控电路包括采样反馈电路、隔离光耦电路以及控制电路，所述采样反馈电路包括取电端采集电路、输出端采集电路，所述控制电路包括线圈控制电路和输出控制电路，所述取电端采集电路用于采集取电电路的输出电压，所述输出端采集电路用于采集输出端的电压，所述线圈控制电路用于根据采样反馈电路的采样结果控制第一线圈的导通时长，所述输出控制电路用于在取电电路取到的电力不够时，切换电池给负载供电。

10.根据权利要求6所述的一体式CT感应取电装置，其特征在于：所述CT感应取电电路有多组。

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