專利名稱：一種適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置，屬于電力技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著國網(wǎng)公司智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的提出，配電網(wǎng)自動(dòng)化有了新的內(nèi)涵，相關(guān)的技術(shù)研究也逐步開展起來，其主要關(guān)注點(diǎn)在于自動(dòng)化和智能化。環(huán)網(wǎng)柜能分合、承載負(fù)荷電流、環(huán)網(wǎng)電流，是環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中的重要設(shè)備。對(duì)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)各種設(shè)備的健康狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主要內(nèi)容之一。由于環(huán)網(wǎng)柜安裝地點(diǎn)大多在戶外，柜內(nèi)通常都不提供電源，給柜內(nèi)的傳感器、通訊設(shè)備供電的電源裝置需要具備取能能力，在配網(wǎng)故障時(shí)電源還應(yīng)當(dāng)能夠保持給通訊設(shè)備通電以傳送故障信息?，F(xiàn)有電源裝置大多采用PT或太陽能取電、化學(xué)能蓄電池儲(chǔ)能，有幾個(gè)較大的不足，一是PT體積大，而柜內(nèi)空間小，安裝PT后影響環(huán)網(wǎng)柜的檢修、維護(hù)；二是安裝PT需要停電，需要對(duì)環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行改造才能把PT的一次側(cè)接入線路，若推廣使用工程量巨大，而且需等待停電檢修的時(shí)間才能實(shí)施，實(shí)施周期長(zhǎng)；三是化學(xué)能儲(chǔ)能裝置如鉛酸蓄電池循環(huán)使用次數(shù)少、大多需要不定期的維護(hù)，而環(huán)網(wǎng)柜安裝數(shù)量大，分布廣泛，所以電源的后期維護(hù)工作繁重；四是太陽能取電受限于環(huán)網(wǎng)柜所處的地理位置和天氣影響，功率較小且取能不穩(wěn)定。由于現(xiàn)有電源裝置的缺點(diǎn)，環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)無法得到大范圍的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種新型的供電裝置集成方案，采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能裝置，CT和太陽能兩路取能，解決現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所用電源裝置的循環(huán)使用次數(shù)少、維護(hù)量大，體積大且需要停電改造現(xiàn)有的環(huán)網(wǎng)柜等問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置，其特征是，采用兩路CT互感器并聯(lián)從線路上感應(yīng)取電，CT互感器與感應(yīng)電源模塊連接，CT互感器取電后經(jīng)感應(yīng)電源模塊處理后為負(fù)載提供供電，同時(shí)給超級(jí)電容充電，所述超級(jí)電容同時(shí)由太陽能供電裝置作為取能的補(bǔ)充充電。所述感應(yīng)電源模塊中包括分別與兩路CT互感器連接的主可控整流模塊和輔可控整流模塊，經(jīng)所述主可控整流模塊和輔可控整流模塊整流后的電流進(jìn)入電勢(shì)湖，并由一主控單元根據(jù)對(duì)電勢(shì)湖的取樣電流控制主PWM變換模塊，通過所述主PWM變換模塊控制向負(fù)載輸出電壓，或通過所述主PWM變換模塊控制充放電控制模塊向超級(jí)電容充電。當(dāng)所述CT互感應(yīng)取能不足以支持負(fù)載的電能需求時(shí)，由所述感應(yīng)電源模塊控制超級(jí)電容放電維持負(fù)載工作。所述CT互感器和所述感應(yīng)電源模塊間由雙芯電纜連接。所述負(fù)載包含設(shè)置在環(huán)網(wǎng)柜中的傳感器和通訊設(shè)備。本發(fā)明與已有電源裝置的不同在于:1)已有技術(shù)無論采用何種供電方式，都是單一的取能模式，且儲(chǔ)能裝置是化學(xué)能的蓄電池；本發(fā)明采用兩種取能模式組合的形式，即感應(yīng)電源模塊與太陽能取電模塊組合，儲(chǔ)能裝置為超級(jí)電容。2)現(xiàn)有技術(shù)也有采用感應(yīng)取電的應(yīng)用，但由于配網(wǎng)線路用電低谷時(shí)電流小，此時(shí)CT取電的功率小到不足以給傳感器、通訊設(shè)備供電，故只能采用PT取電；本發(fā)明采用兩個(gè)開口式CT鉗并聯(lián)的方式取電，同時(shí)使用太陽能供電作為補(bǔ)充，克服了單CT取電在線路用電低谷時(shí)功率過小的缺陷，同時(shí)具有CT鉗取電體積小、可帶電作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:
本發(fā)明的供電裝置，與環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的供電裝置相比，由于采用了 CT (鉗)取電，在環(huán)網(wǎng)柜中安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)無須停電，無須改造環(huán)網(wǎng)柜大大節(jié)省了工作量；采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能裝置替代化學(xué)能蓄電池，降低了運(yùn)行期間的維護(hù)工作量，顯著提高了設(shè)備使用壽命。


圖1為超級(jí)電容型太陽能UPS電源工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明采用兩路CT互感器并聯(lián)從線路上感應(yīng)取電，CT互感器與感應(yīng)電源模塊連接，CT互感器取電后經(jīng)感應(yīng)電源模塊處理后為負(fù)載提供供電，同時(shí)給超級(jí)電容充電，超級(jí)電容同時(shí)由太陽能供電裝置作為取能的補(bǔ)充充電。感應(yīng)電源模塊中包括分別與兩路CT互感器連接的主可控整流模塊和輔可控整流模塊，經(jīng)主可控整流模塊和輔可控整流模塊整流后的電流進(jìn)入電勢(shì)湖，并由一主控單元根據(jù)對(duì)電勢(shì)湖的取樣電流控制主PWM變換模塊，通過主PWM變換模塊控制向負(fù)載輸出電壓，或通過主PWM變換模塊控制充放電控制模塊向超級(jí)電容充電。本發(fā)明方法的主要思路和具體步驟如下:
主要思路為:在配網(wǎng)線路正常工作且不處于用電低谷時(shí)利用感應(yīng)取電給傳感器、通訊設(shè)備供電，感應(yīng)取電裝置和太陽能供電裝置同時(shí)給超級(jí)電容充電；線路故障時(shí)超級(jí)電容放電給傳感器、通訊設(shè)備供電。具體實(shí)現(xiàn)方案如下:
(I)感應(yīng)取電:利用電磁感應(yīng)原理，通過使用飽和線圈，采用開口式CT鉗提取電纜線路上感應(yīng)交流電壓，然后經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓后給傳感器、通訊設(shè)備供電，同時(shí)為超級(jí)電容提供電能。安裝時(shí)每個(gè)電源裝置連接兩個(gè)CT，每個(gè)CT卡在一條不同的線路上。主要參數(shù)為:
取能互感器絕緣:IOkV ；
主輸出電壓:12V±1% ；
喚醒電流:10A;
最大輸出功率:20W;
功流比:0.22 ; 2W負(fù)載一次電流:18A ；
5W負(fù)載一次電流:35A ；
最小滿載一次電流:105A;
儲(chǔ)能電容耐壓:15V;
儲(chǔ)能電容容量:不限；
最大電纜外徑:38mm。(2)太陽能充電:在感應(yīng)取電的同時(shí)，通過太陽能裝置產(chǎn)生電能對(duì)超級(jí)電容充電，太陽不充足、陰雨天氣電流較小，也可以被超級(jí)電容吸收存儲(chǔ)起來。超級(jí)電容不能對(duì)太陽能裝置放電。太陽能供電裝置主要參數(shù)為:
材質(zhì):多晶娃;
型號(hào):YF-P20 ；
額定功率:20W ；
尺寸:363祁29氺25 (MM)；
工作電壓:17.2V ；
工作電流:1.16A。超級(jí)電容放電:夜晚配網(wǎng)線路電流較小時(shí)，感應(yīng)取能不足以支持傳感器和通訊設(shè)備的電能需求，此時(shí)超級(jí)電容放電以維持傳感器和通訊設(shè)備工作。
下面結(jié)合圖1，說明電超級(jí)電容太陽能UPS電源工作實(shí)現(xiàn)步驟。其中，圖1中的端子排說明如下:
OLl:過載(導(dǎo)線電流不足)告警輸出端I ;
0L2:過載(導(dǎo)線電流不足)告警輸出端2 ；
Gnd:電源地；
Vo+:+24V電壓輸出，輸出電流不大于IA ；
C+:儲(chǔ)能電容正極，電容耐壓要求不小于15V;
C -:儲(chǔ)能電容負(fù)極；
COMU COM2:主取能互感器輸入端子；
S1、S2:輔取能互感器輸入端子。接線說明如下:
取能互感器和感應(yīng)電源模塊間由截面積為2.5mm2的雙芯電纜聯(lián)接，聯(lián)接時(shí)無需考慮電流相位，即雙芯電纜可以分別任接于取能互感器的二次接線柱上。為保證安全，取能互感器外殼和感應(yīng)電源模塊外殼均應(yīng)可靠接地。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:
I)采用電勢(shì)湖技術(shù)和高頻隔離DC/DC變換技術(shù)，對(duì)電纜中的電流進(jìn)行感應(yīng)取電，滿足了高壓電流沖擊和負(fù)載跳變等多種惡劣情況下的安全供電要求，同時(shí)采用PWM控制技術(shù)，僅在導(dǎo)線電流大于負(fù)荷取電要求時(shí)進(jìn)行充電，既延長(zhǎng)了儲(chǔ)能電容壽命，又提升了充電效率，且可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電容的帶電無沖擊更換。2)太陽能組件能在感應(yīng)取電的同時(shí)為超級(jí)電容直接充電，即使太陽光不充足、陰雨天氣使得通過太陽能板的電流過小，其光能也可以被超級(jí)電容吸收存儲(chǔ)起來。
3)當(dāng)感應(yīng)電流過小，不足以維持監(jiān)測(cè)設(shè)備供電時(shí)，超級(jí)電容自動(dòng)給監(jiān)測(cè)設(shè)備的供電，以維持監(jiān)測(cè)設(shè)備的正常工作。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置，其特征是，采用兩路CT互感器并聯(lián)從線路上感應(yīng)取電，所述CT互感器與感應(yīng)電源模塊連接，CT互感器取電后經(jīng)所述感應(yīng)電源模塊處理后為負(fù)載提供供電，同時(shí)給超級(jí)電容充電，所述超級(jí)電容同時(shí)由太陽能供電裝置作為取能的補(bǔ)充充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置，其特征是，所述感應(yīng)電源模塊中包括分別與兩路CT互感器連接的主可控整流模塊和輔可控整流模塊，經(jīng)所述主可控整流模塊和輔可控整流模塊整流后的電流進(jìn)入電勢(shì)湖，并由一主控單元根據(jù)對(duì)電勢(shì)湖的取樣電流控制主PWM變換模塊，通過所述主PWM變換模塊控制向負(fù)載輸出電壓，或通過所述主PWM變換模塊控制充放電控制模塊向超級(jí)電容充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置，其特征是，當(dāng)所述CT互感應(yīng)取能不足以支持負(fù)載的電能需求時(shí)，由所述感應(yīng)電源模塊控制超級(jí)電容放電維持負(fù)載工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置，其特征是，所述CT互感器和所述感應(yīng)電源模塊間由雙芯電纜連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置，其特征是，所述負(fù)載包含設(shè)置在環(huán)網(wǎng)柜中的傳感器和通訊設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于環(huán)網(wǎng)柜的超級(jí)電容型電源裝置，采用兩路CT互感器并聯(lián)從線路上感應(yīng)取電，CT互感器與感應(yīng)電源模塊連接，CT互感器取電后經(jīng)感應(yīng)電源模塊處理后為負(fù)載提供供電，同時(shí)給超級(jí)電容充電，并用太陽能供電裝置作為取能的補(bǔ)充給超級(jí)電容充電。本發(fā)明的供電裝置，與環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的供電裝置相比，由于采用了CT(鉗)取電，在環(huán)網(wǎng)柜中安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)無須停電，無須改造環(huán)網(wǎng)柜大大節(jié)省了工作量；采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能裝置替代化學(xué)能蓄電池，降低了運(yùn)行期間的維護(hù)工作量，顯著提高了設(shè)備使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/35GK103117587SQ20131007613
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者謝林楓, 張斌, 鄭海雁, 王紅星, 陳華桂 申請(qǐng)人:江蘇方天電力技術(shù)有限公司, 江蘇省電力公司淮安供電公司, 江蘇省電力公司, 國家電網(wǎng)公司