專利名稱：一種具有在線監(jiān)測功能的自取能電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化技術(shù)，特別涉及一種繼電保護或自動化控制裝置的供
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背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中的保護和控制裝置中，經(jīng)常采取開關(guān)電源的供電方式。開關(guān)電源的輸入普遍為85V ^55V，其輸入來源分為三個方面直流屏供電；或直接來自于所供電的線路；或供電線路通過電壓互感器降壓后獲得，直流屏本身帶有后備電池，即使在電壓消失后，也能繼續(xù)給其它裝置供電。但直流屏通常體積龐大；安裝在控制室內(nèi)，對環(huán)境的要求較高；價格昂貴。在一些偏遠的地方，如果僅需要一兩臺保護裝置，配一個直流屏就得不償失； 在高電壓場合，光電互感器的采集模塊需要電源的輸出和大地的絕緣耐壓達到上百千伏， 此時直流屏也是無能為力的。電源來自于所供電線路，當(dāng)出現(xiàn)短路或接地時，電壓降低，甚至為零，此時的開關(guān)電源是沒有輸出的。即使裝置有后備電池，當(dāng)保護動作時間較長時，也會耗盡，無法控制斷路器分閘。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有保護和控制裝置的供電方案，為了提高野外、高壓工作環(huán)境的供電可靠性，本發(fā)明提出如下一種新的技術(shù)方案。一種具有在線監(jiān)測功能的自取能電源，它采取傳統(tǒng)開關(guān)電壓和電流自取能互備供能方式。包括速飽和線圈、電流取能模塊、能量釋放模塊、電流檢測模塊、開關(guān)電源模塊、電壓監(jiān)測模塊、互備供電模塊、DC_DC輸出模塊，所述速飽和線圈將一次大電流變?yōu)槎涡‰娏?；所述電流取能模塊通過整流、濾波，先將交流電流整流為直流電，通過給電容充電來得到合適的電壓，電容有耐壓限制，當(dāng)電容電壓超過閾值時，通過所述能量釋放模塊將多余的電能通過MOS管導(dǎo)通；所述電流檢測模塊通過差分電路實時檢測電流信號；所述開關(guān)電源模塊將交直流信號變?yōu)橹绷鞯妮敵鲂盘?，所述電壓檢測模塊通過差分電路實時檢測電壓信號；所述互備供電模塊選取當(dāng)前能量較大的電源為后級輸出。其主要特征在于速飽和線圈將一次大電流(100A 50kA)變?yōu)槎涡‰娏?0 50A);電流取能模塊通過整流、濾波， 對電容充電，輸出9V 24V的直流信號；當(dāng)電流很大，電容充電超過24V時，通過能量釋放模塊將多余的電能通過MOS管導(dǎo)通，且電壓維持在MV;電流檢測模塊通過差分電路實時檢測電流信號，并輸出0 5V供后級測量用；開關(guān)電源將85V 的交直流信號變?yōu)?2V 的輸出信號；電壓檢測模塊通過差分電路實時檢測電壓信號，并輸出0 5V供后級測量用， 實時告警；互備供電模塊選取當(dāng)前能量較大的電源為后級輸出；DC_DC輸出將9V MV的直流信號高效的轉(zhuǎn)換為5V直流輸出，供繼電保護裝置和控制裝置使用。
圖1是本發(fā)明實施例的總結(jié)構(gòu)圖。[0008]圖2是本發(fā)明實施例的電流取能模塊和能量釋放模塊示意圖。圖3是本發(fā)明實施例的電流檢測模塊示意圖。圖4是本發(fā)明實施例的電壓檢測模塊示意圖。圖5是本發(fā)明實施例的互備供電模塊示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行具體介紹如下本發(fā)明的設(shè)計包括(如圖1所示):速飽和線圈、電流取能模塊、能量釋放模塊、電流檢測模塊、開關(guān)電源模塊、電壓監(jiān)測模塊、互備供電模塊、DC_DC輸出模塊。1、速飽和線圈速飽和線圈將一次大電流(100A 50kA)變?yōu)槎涡‰娏?0 50A)，方便二次取能使用。速飽和線圈對精度要求不是很高，具有快速飽和的特性，電流在額定值附近時，線圈工作在線性區(qū)，輸出成線性比例變化；當(dāng)線路故障時，短路是額定電流十幾倍，線圈工作在飽和區(qū)，抑制了輸出電流的增長，避免輸出容量過大導(dǎo)致開路從而進一步產(chǎn)生高壓。2、電流取能模塊、能量釋放模塊(如圖2所示)電流取能模塊可以串聯(lián)電阻獲得電壓，供給后級能量，但電阻本身也會消耗電能， 因此轉(zhuǎn)換效率很低。本發(fā)明中利用電容來存儲能量，先將交流電流整流為直流電，通過給電容充電來得到合適的電壓。電容有耐壓限制，當(dāng)電流較大，后級能量消耗較少時，電壓會越來越高，導(dǎo)致電容損壞。因此本發(fā)明中設(shè)計了能量釋放模塊如果電容電壓過高，比較器會輸出高電平，導(dǎo)致MOS管導(dǎo)通，此時電流會通過MOS管直接短路，能量不會累積到后級電容； 當(dāng)電容電壓降低到閾值，比較器輸出低電平，MOS管截止，電流會繼續(xù)給電容充電。由于MOS 管導(dǎo)通時電壓很低，所以也就不會產(chǎn)生過多的熱量。3、開關(guān)電源模塊將高壓交直流電壓輸入量轉(zhuǎn)換為12V直流輸出。4、電流檢測模塊、電壓檢測模塊(如圖3、圖4所示) 本發(fā)明中可以實時檢測電流值、電壓值。為了降低整個回路的功耗，在電流回路中串聯(lián)了一個10毫歐的高精度取樣電阻， 該損耗約為全部功率的1%。本發(fā)明小信號采樣采用差分放大，具有共模抑制作用一方面允許輸入有一定的共模差，采樣信號可直接接入；另一方面抑制了噪聲對后級的影響。電壓檢測模塊與電流檢測模塊相似，只是沒有取樣電阻，將電壓降壓輸入。差分放大起到兩個作用電壓調(diào)理；電阻隔離，可以將輸入的高壓和輸出的低壓有效隔離。5、互備供電模塊(如圖5所示)本發(fā)明通過二極管的截止和導(dǎo)通特性來選擇當(dāng)前電壓較高的輸入，即來自于開關(guān)電源模塊還是電流取能模塊。然后通過電池管理芯片進行電池充放電管理、電源管理。既能輸出穩(wěn)定、可靠的直流穩(wěn)壓電源。雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，但同樣在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求保護范圍所界定的為準。
權(quán)利要求1.一種具有在線監(jiān)測功能的自取能電源，它包括速飽和線圈、電流取能模塊、能量釋放模塊、電流檢測模塊、開關(guān)電源模塊、電壓監(jiān)測模塊、互備供電模塊、DC_DC輸出模塊，其特征在于所述速飽和線圈將一次大電流變?yōu)槎涡‰娏?；所述電流取能模塊通過整流、濾波， 先將交流電流整流為直流電，通過給電容充電來得到合適的電壓，電容有耐壓限制，當(dāng)電容電壓超過閾值時，通過所述能量釋放模塊將多余的電能通過MOS管導(dǎo)通；所述電流檢測模塊通過差分電路實時檢測電流信號；所述開關(guān)電源模塊將交直流信號變?yōu)橹绷鞯妮敵鲂盘?；所述電壓檢測模塊通過差分電路實時檢測電壓信號；所述互備供電模塊選取當(dāng)前能量較大的電源為后級輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有在線監(jiān)測功能的自取能電源，其特征在于所述速飽和線圈將一次大電流100A 50kA變?yōu)槎涡‰娏? 50A，方便二次取能使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有在線監(jiān)測功能的自取能電源，其特征在于所述電流取能模塊串聯(lián)電阻獲得電壓，供給后級能量，利用電容來存儲能量，先將交流電流整流為直流電，通過給電容充電來得到合適的電壓；所述電容有耐壓限制，當(dāng)電流較大，后級能量消耗較少時，電壓會越來越高，如果電容電壓過高，超過閾值時，所述能量釋放模塊的比較器會輸出高電平，導(dǎo)致MOS管導(dǎo)通，此時電流會通過MOS管直接短路，能量不會累積到后級電容； 當(dāng)電容電壓降低到閾值，所述能量釋放模塊的比較器輸出低電平，MOS管截止，電流會繼續(xù)給電容充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有在線監(jiān)測功能的自取能電源，其特征在于所述開關(guān)電源模塊將高壓交直流電壓輸入量轉(zhuǎn)換為12V直流輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有在線監(jiān)測功能的自取能電源，其特征在于所述電流檢測模塊、電壓檢測模塊實時檢測電流值、電壓值；為了降低整個回路的功耗，在電流回路中串聯(lián)了一個10毫歐的高精度取樣電阻，該損耗約為全部功率的1%，小信號采樣采用差分放大，具有共模抑制作用；在電壓回路中也串聯(lián)了一個高精度取樣電阻，將電壓降壓輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有在線監(jiān)測功能的自取能電源，其特征在于所述互備供電模塊通過二極管的截止和導(dǎo)通特性來選擇當(dāng)前電壓較高的輸入，即來自于開關(guān)電源模塊還是電流取能模塊，然后通過電池管理芯片進行電池充放電管理、電源管理。
專利摘要本實用新型涉及電力系統(tǒng)自動化技術(shù)，特別涉及一種繼電保護或自動化控制裝置的供電電源，為了解決在輸入短路的情況下電源失效問題，本實用新型提出的技術(shù)方案采用電流、電壓互備供能，當(dāng)輸入短路時通過電流取能使電源輸出正常；同時提供電流、電壓測量功能。本實用新型保證線路合閘后，無論開路或短路都能讓繼電保護裝置或自動化控制裝置正常工作；線路分閘時也能通過后備電源讓裝置繼續(xù)工作一段時間。本實用新型的有益效果是增強了繼電保護裝置的供電可靠性；適用于野外、高壓等工作環(huán)境。
文檔編號H02M3/07GK201956914SQ201020636539
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者張杭, 王道軍 申請人:南京因泰萊電器股份有限公司