高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，該裝置包括太陽(yáng)能電池板、DC-DC模塊、電源切換控制電路、MPPT充電電路、充電選擇切換控制電路、兩個(gè)電池組，太陽(yáng)能電池板分別與DC-DC模塊及MPPT充電電路連接，MPPT充電電路與充電選擇切換控制電路相連接，充電選擇切換控制電路分別與兩個(gè)電池組連接，兩個(gè)電池組及DC-DC模塊同時(shí)與電源切換控制電路相連接，由電源切換控制電路控制切換為相連的負(fù)載供電。本發(fā)明提供了一種適于做高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源的電源裝置，該裝置能夠有效提高太陽(yáng)能電池板輸出能量的利用率，延長(zhǎng)了電池組的使用壽命，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種供電裝置，尤其涉及高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端的電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流輸電系統(tǒng)由于其無(wú)感抗，無(wú)同步問(wèn)題，可提高并列運(yùn)行的交流輸電線(xiàn)的輸電能力等一系列優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今得到飛速發(fā)展。高壓直流輸電線(xiàn)路是高壓直流輸電系統(tǒng)的重要組成部分，因其輸送距離遠(yuǎn)，所處自然環(huán)境復(fù)雜多變，容易受到外界因素的影響導(dǎo)致故障跳閘。由于高壓直流輸電線(xiàn)路往往橫跨上千公里,經(jīng)過(guò)高山、森林、河流、湖泊等復(fù)雜地形，氣候條件多變，當(dāng)發(fā)生線(xiàn)路故障時(shí)不容易巡線(xiàn)及排查，延長(zhǎng)停電時(shí)間，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成重大損失。因此，需要在線(xiàn)路上安裝故障監(jiān)測(cè)終端，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)故障信息，據(jù)此可對(duì)輸電線(xiàn)路故障進(jìn)行測(cè)距，快速、準(zhǔn)確地找出線(xiàn)路的故障地點(diǎn)，對(duì)于保證電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行具有重大的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。而對(duì)于故障監(jiān)測(cè)終端而言，由于其需要在野外環(huán)境中不間斷工作，穩(wěn)定可靠的電源裝置成為監(jiān)測(cè)終端的核心部件之一，對(duì)于監(jiān)測(cè)終端的長(zhǎng)期正常工作起著決定性的作用。
[0003]目前，高壓交流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端的供電方式中耦合取能應(yīng)用最為廣泛，該方法通過(guò)電磁感應(yīng)原理，將導(dǎo)線(xiàn)附近空間中的交變電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為裝置所需的電能。然而，與交流線(xiàn)路不同，高壓直流輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)中流過(guò)的是直流電，不產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)，因而高壓交流輸電線(xiàn)路的耦合取電技術(shù)無(wú)法應(yīng)用于直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端。與此同時(shí)，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池首先給蓄電池充電再由蓄電池經(jīng)DC-DC給負(fù)載供電的方式，蓄電池充放電頻繁，使用壽命一般不超過(guò)2年。由于缺少可靠的電源供給，較為成熟的高壓交流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)技術(shù)無(wú)法直接應(yīng)用于直流輸電線(xiàn)路，因此，研制一種應(yīng)用于高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置具有重要的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服傳統(tǒng)輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端依靠交流耦合取電供電的不足，本發(fā)明提供一種高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端提供可靠的電源裝置，該裝置不僅能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流，提高太陽(yáng)能電池板輸出能量的利用率，而且采用冗余設(shè)計(jì)，提高了設(shè)備的可靠性。
[0005]本發(fā)明提供一種高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，包括太陽(yáng)能電池板、DC-DC模塊、電源切換控制電路、MPPT充電電路、充電選擇切換控制電路、兩個(gè)電池組，太陽(yáng)能電池板分別與DC-DC模塊及MPPT充電電路連接，MPPT充電電路與充電選擇切換控制電路相連接，充電選擇切換控制電路分別與兩個(gè)電池組連接，兩個(gè)電池組及DC-DC模塊同時(shí)與電源切換控制電路相連接，由電源切換控制電路控制切換為相連的負(fù)載供電。
[0006]太陽(yáng)能電池板分別與DC-DC模塊及MPPT充電電路連接，MPPT充電電路與充電選擇切換控制電路相連接，充電選擇切換控制電路分別與電池組I和電池組2連接，電池組
1、電池組2及DC-DC模塊同時(shí)與電源切換控制電路相連接，電源切換控制電路與負(fù)載相連。其中MPPT充電電路的鋰電池充電芯片為L(zhǎng)T3652，設(shè)定MPPT跟蹤電壓為18V。DC-DC采用LM2576，電壓值設(shè)定為5V。充電選擇控制電路采用MCU驅(qū)動(dòng)繼電器，根據(jù)太陽(yáng)能電池板輸出功率大小設(shè)定充電電流值，始終保持一個(gè)電池組帶載時(shí)另一個(gè)電池組充電，兩路充電電路及電池組互為備份。電源切換控制電路采用LTC4411芯片。
[0007]由電源切換控制電路控制切換DC-DC模塊或兩個(gè)電池組中的一個(gè)為負(fù)載供電，當(dāng)DC-DC模塊輸出電壓大于3.3V時(shí)采用DC-DC模塊為負(fù)載供電，當(dāng)DC-DC模塊輸出電壓不大于3.3V時(shí)采用電池組供電。
[0008]當(dāng)DC-DC模塊輸出電壓大于3.3V時(shí)采用DC-DC為負(fù)載供電，當(dāng)DC-DC模塊輸出電壓不大于3.3V時(shí)采用電池組供電；
設(shè)DC-DC模塊及兩個(gè)電池組中的第一電池組和第二電池組的電壓分別為V1、V2、V3，當(dāng)V1>V2且V1>V3時(shí)，此時(shí)由DC-DC模塊為負(fù)載供電，V2和V3對(duì)應(yīng)兩個(gè)電池組空載；當(dāng)V1〈V2且V1〈V3時(shí)，由電池組為負(fù)載供電，Vl對(duì)應(yīng)的DC-DC模塊空載，若V2>V3時(shí)，由V2對(duì)應(yīng)的第一電池組為負(fù)載供電，V3對(duì)應(yīng)的第二電池組空載；反之，若V2〈V3時(shí)，由V3對(duì)應(yīng)的第二電池組為負(fù)載供電，V2對(duì)應(yīng)的第一電池組空載。
[0009]所述的電源切換控制電路采用LTC4411芯片。
[0010]所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置安裝在輸電線(xiàn)路分裂導(dǎo)線(xiàn)間隔處，所述的太陽(yáng)能電池板一端固定在間隔棒上，另一端為自由端，實(shí)現(xiàn)調(diào)整展開(kāi)角度。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，提供了一種適于做高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源的電源裝置，克服了傳統(tǒng)太陽(yáng)能供電的不足，采用由太陽(yáng)能直接經(jīng)DC-DC為負(fù)載供電，當(dāng)光照較弱時(shí)為才使用電池供電，這樣能夠延長(zhǎng)電池組的使用壽命。同時(shí)，該裝置MPPT充電電路能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流，且最大充電電流設(shè)定值高于太陽(yáng)能電池板最大輸出電流，這樣可以提高太陽(yáng)能電池板輸出能量的利用率，使裝置適于野外等環(huán)境中不間斷工作，穩(wěn)定可靠，保證了監(jiān)測(cè)終端的長(zhǎng)期正常工作。在此基礎(chǔ)上，該裝置采用冗余設(shè)計(jì)，兩路充電電路及電池組互為備份，極大提高了裝置的可靠性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置結(jié)構(gòu)圖。所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置包括太陽(yáng)能電池板、DC-DC模塊、電源切換控制電路、兩路MPPT充電電路、充電選擇切換控制電路、電池組1、電池組2。電源裝置安裝在輸電線(xiàn)路分裂導(dǎo)線(xiàn)間隔處，所述的太陽(yáng)能電池板一端固定在間隔棒上，另一端為自由端，可調(diào)整展開(kāi)角度。太陽(yáng)能電池板分別與DC-DC模塊及MPPT充電電路連接，兩路MPPT充電電路與充電選擇切換控制電路相連接，充電選擇切換控制電路分別與電池組I和電池組2連接，電池組1、電池組2及DC-DC模塊同時(shí)與電源切換控制電路相連接，電源切換控制電路與負(fù)載相連。
[0014]其中MPPT充電電路的電池組充電芯片為L(zhǎng)T3652，設(shè)定MPPT跟蹤電壓為18V，MPPT充電電路能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流，且最大充電電流設(shè)定值高于太陽(yáng)能電池板最大輸出電流，這樣可以提高太陽(yáng)能電池板輸出能量的利用率，且電源轉(zhuǎn)換器件功耗較低，轉(zhuǎn)換效率高。DC-DC采用LM2576，電壓值設(shè)定為5V，供電方式為由太陽(yáng)能直接經(jīng)DC-DC為負(fù)載供電，當(dāng)光照較弱時(shí)為才使用電池組供電，這樣能夠延長(zhǎng)電池組的使用壽命。
[0015]充電選擇控制電路采用MCU驅(qū)動(dòng)繼電器，根據(jù)太陽(yáng)能電池板輸出功率大小設(shè)定充電電流值，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)電池組的充電電流，具體地，白天有陽(yáng)光時(shí)，太陽(yáng)能電池板輸出能量可以滿(mǎn)足對(duì)負(fù)載供電及對(duì)其中一塊電池充電時(shí)，充電切換控制電路切換至為電壓較低的鋰電池充電，充電電流動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)至合適電流，電流值的大小由MPPT跟蹤電壓決定；弱光或夜晚時(shí)，由于太陽(yáng)能電池板輸出能量不足以對(duì)電池充電，此時(shí)關(guān)閉充電電路，使其進(jìn)入休眠模式。該裝置采用了冗余設(shè)計(jì)，MPPT充電電路及電池組均有2路，若一路出現(xiàn)故障，則另一路仍可以正常工作。
[0016]電源切換控制電路采用LTC4411芯片，當(dāng)DC-DC輸出電壓大于3.3V時(shí)采用DC-DC為負(fù)載供電，當(dāng)DC-DC輸出電壓不大于3.3V時(shí)采用電池組供電。具體地，設(shè)DC-DC及電池組I和電池組2的電壓分別為V1、V2、V3，當(dāng)陽(yáng)光較充足時(shí)，V1>V2, V1>V3，此時(shí)由DC-DC為負(fù)載供電，V2和V3對(duì)應(yīng)電池組空載；當(dāng)陽(yáng)光較弱時(shí)，V1〈V2且V1〈V3此時(shí)由電池組為負(fù)載供電，Vl對(duì)應(yīng)的DC-DC空載，若V2>V3時(shí)由V2對(duì)應(yīng)的電池組I為負(fù)載供電，V3對(duì)應(yīng)的電池組2空載，反之，若V2〈V3時(shí)由V3對(duì)應(yīng)的電池組2為負(fù)載供電，V2對(duì)應(yīng)的電池組I空載。
[0017]以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，其特征是:包括太陽(yáng)能電池板、DC-DC模塊、電源切換控制電路、MPPT充電電路、充電選擇切換控制電路、兩個(gè)電池組，太陽(yáng)能電池板分別與DC-DC模塊及MPPT充電電路連接，MPPT充電電路與充電選擇切換控制電路相連接，充電選擇切換控制電路分別與兩個(gè)電池組連接，兩個(gè)電池組及DC-DC模塊同時(shí)與電源切換控制電路相連接，由電源切換控制電路控制切換為相連的負(fù)載供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，其特征是:所述的MPPT充電電路的鋰電池充電芯片為L(zhǎng)T3652，設(shè)定MPPT跟蹤電壓為18V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，其特征是:所述的DC-DC模塊采用LM2576，電壓值設(shè)定為5V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，其特征是:所述的充電選擇控制電路采用MCU驅(qū)動(dòng)繼電器，根據(jù)太陽(yáng)能電池板輸出功率大小設(shè)定充電電流值，始終保持一個(gè)電池組帶載時(shí)另一個(gè)電池組充電，兩路充電電路及電池組互為備份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，其特征是:由電源切換控制電路控制切換DC-DC模塊或兩個(gè)電池組中的一個(gè)為負(fù)載供電，當(dāng)DC-DC模塊輸出電壓大于3.3V時(shí)采用DC-DC模塊為負(fù)載供電，當(dāng)DC-DC模塊輸出電壓不大于3.3V時(shí)采用電池組供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，其特征是:當(dāng)DC-DC模塊輸出電壓大于3.3V時(shí)采用DC-DC為負(fù)載供電，當(dāng)DC-DC模塊輸出電壓不大于3.3V時(shí)采用電池組供電； 設(shè)DC-DC模塊及兩個(gè)電池組中的第一電池組和第二電池組的電壓分別為V1、V2、V3，當(dāng)V1>V2且V1>V3時(shí)，此時(shí)由DC-DC模塊為負(fù)載供電，V2和V3對(duì)應(yīng)兩個(gè)電池組空載；當(dāng)V1〈V2且V1〈V3時(shí)，由電池組為負(fù)載供電，Vl對(duì)應(yīng)的DC-DC模塊空載，若V2>V3時(shí)，由V2對(duì)應(yīng)的第一電池組為負(fù)載供電，V3對(duì)應(yīng)的第二電池組空載；反之，若V2〈V3時(shí)，由V3對(duì)應(yīng)的第二電池組為負(fù)載供電，V2對(duì)應(yīng)的第一電池組空載。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，其特征是:所述的電源切換控制電路采用LTC4411芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置，其特征是:所述的高壓直流輸電線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)終端電源裝置安裝在輸電線(xiàn)路分裂導(dǎo)線(xiàn)間隔處，所述的太陽(yáng)能電池板一端固定在間隔棒上，另一端為自由端，實(shí)現(xiàn)調(diào)整展開(kāi)角度。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103532480SQ201310452033
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】周志成, 陶風(fēng)波, 劉洋, 謝天喜, 馬勇, 孫秋芹, 錢(qián)冠軍, 吉亞民 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 江蘇省電力公司檢修分公司, 武漢三相電力科技有限公司