本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種開關(guān)柜模塊化電源。

背景技術(shù)：

開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一。其中，開關(guān)柜主要用于在電力系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換的過程中，進(jìn)行開合、控制和保護(hù)用電設(shè)備。

開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況關(guān)系著電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，因此，實現(xiàn)對開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，及早發(fā)現(xiàn)并防止事故的發(fā)生，對提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和自動化程度具有非常重要的意義。然而，智能監(jiān)控開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行的在線監(jiān)控設(shè)備在正常工作時，對于電源有著特殊的需求，需要電源在功率范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出，同時為了滿足電氣隔離的安全要求，該電源不能由二次電源經(jīng)降壓、整流、濾波后提供，也不能用導(dǎo)線直接從低壓側(cè)供給，電源供給成為制約這類智能監(jiān)測設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵。

因而，如何提供一種適用于上述種類的智能監(jiān)測設(shè)備的電源，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種開關(guān)柜模塊化電源，適用于作為開關(guān)柜內(nèi)的智能監(jiān)測設(shè)備的電源。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種開關(guān)柜模塊化電源，用于為開關(guān)柜內(nèi)監(jiān)控裝置供電，包括：

通過感應(yīng)取能在所述開關(guān)柜內(nèi)輸送工頻交流電流的電纜上獲取電能，并將獲取的交流電整流為直流電的能量獲取模塊；

對所述能量獲取模塊輸出的直流電壓進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓的直流電壓穩(wěn)定模塊。

優(yōu)選地，還包括：

將所述直流電壓穩(wěn)定模塊中的直流電壓限制在預(yù)設(shè)鉗位閾值內(nèi)的電壓鉗位控制模塊。

優(yōu)選地，所述能量獲取模塊包括：

從所述開關(guān)柜內(nèi)輸送工頻交流電流的電纜上感應(yīng)取能的感應(yīng)取能電流互感器；

將所述感應(yīng)取能電流互感器獲取的交流電轉(zhuǎn)化為直流電的整流單元；

與所述感應(yīng)取能電流互感器和所述整流單元連接的取能保護(hù)單元。

優(yōu)選地，所述取能保護(hù)單元包括：

壓敏保護(hù)電阻，所述壓敏保護(hù)電阻的兩端分別與所述感應(yīng)取能電流互感器的二次繞組的兩端連接；

與所述壓敏保護(hù)電阻并聯(lián)的過壓泄放晶體管。

優(yōu)選地，所述直流電壓穩(wěn)定模塊包括：

防能量倒送二極管，所述防能量倒送二極管的正極連接所述能量獲取模塊的正輸出端；

用于儲能的超級電容，所述超級電容的正極連接所述防能量倒送二極管的負(fù)極，所述超級電容的負(fù)極接地，所述超級電容的負(fù)極連接所述能量獲取模塊的負(fù)輸出端；

對所述能量獲取模塊輸出的直流電壓進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓的穩(wěn)壓單元，所述穩(wěn)壓單元分別連接所述防能量倒送二極管的正極、所述超級電容的負(fù)極和所述電壓鉗位控制模塊的輸出端。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓單元包括：

第一電阻，所述第一電阻的第一端連接所述電壓鉗位控制模塊的輸出端；

濾波電容，所述濾波電容的第一端連接所述第一電阻的第二端，所述濾波電容的第二端連接所述超級電容的負(fù)極；

穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的正極連接所述濾波電容的第二端，所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接所述濾波電容的第一端；

限流晶體管，所述限流晶體管的基極連接所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，所述限流晶體管的發(fā)射極連接所述超級電容的負(fù)極，所述限流晶體管的集電極連接所述防能量倒送二極管的正極。

優(yōu)選地，所述電壓鉗位控制模塊包括：

電壓控制的反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器，所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的正電源輸入端連接正相輸入端，所述正相輸入端連接所述直流電壓穩(wěn)定模塊的正輸出端，所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的反相輸入端連接預(yù)設(shè)電壓值的外界電源，所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的輸出端連接所述第一電阻的第一端，所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的負(fù)電源輸入端接地；

第二電阻，所述第二電阻的第一端連接所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的正相輸入端，所述第二電阻的第二端連接所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的輸出端；

第三電阻，所述第三電阻的第一端連接所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的正電源輸入端，所述第三電阻的第二端連接所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的輸出端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例所提供的開關(guān)柜模塊化電源，包括：通過感應(yīng)取能在開關(guān)柜內(nèi)輸送工頻交流電流的電纜上獲取電能，并將獲取的交流電整流為直流電的能量獲取模塊；對能量獲取模塊輸出的直流電壓進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓的直流電壓穩(wěn)定模塊。該開關(guān)柜模塊化電源的能量由能量獲取模塊從開關(guān)柜內(nèi)的電纜上感應(yīng)取得，而不是通過導(dǎo)線從低壓側(cè)供給或者由二次電源提供，從而滿足了電氣隔離的要求，能量獲取模塊獲取的交流電整流為直流電，直流電壓穩(wěn)定模塊對該直流電進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，從而輸出穩(wěn)定的電壓，從而可以為開關(guān)柜內(nèi)的智能監(jiān)測設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電，滿足了開關(guān)柜內(nèi)智能監(jiān)測設(shè)備對供電電源的各種需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種具體實施方式所提供的開關(guān)柜模塊化電源結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種具體實施方式所提供的能量獲取模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種具體實施方式所提供的直流電壓穩(wěn)定模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種具體實施方式所提供的電壓鉗位控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明另一種具體實施方式所提供的開關(guān)柜模塊化電源結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種開關(guān)柜模塊化電源，用于為開關(guān)柜內(nèi)監(jiān)控裝置提供可靠穩(wěn)定的電源。

為了使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。

在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施方式的限制。

請參考圖1，圖1為本發(fā)明一種具體實施方式所提供的開關(guān)柜模塊化電源結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明的一種具體實施方式提供了一種開關(guān)柜模塊化電源，用于為開關(guān)柜內(nèi)監(jiān)控裝置供電，包括：通過感應(yīng)取能在開關(guān)柜內(nèi)輸送工頻交流電流的電纜上獲取電能，并將獲取的交流電整流為直流電的能量獲取模塊1；對能量獲取模塊輸出的直流電壓進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓的直流電壓穩(wěn)定模塊2。

該開關(guān)柜模塊化電源的能量由能量獲取模塊從開關(guān)柜內(nèi)的電纜上感應(yīng)取得，而不是通過導(dǎo)線從低壓側(cè)供給或者由二次電源提供，從而滿足了電氣隔離的要求，能量獲取模塊獲取的交流電整流為直流電，直流電壓穩(wěn)定模塊對該直流電進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，從而輸出穩(wěn)定的電壓，從而可以為開關(guān)柜內(nèi)的智能監(jiān)測設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電，滿足了開關(guān)柜內(nèi)智能監(jiān)測設(shè)備對供電電源的各種需求。

進(jìn)一步地，開關(guān)柜模塊化電源還包括：將直流電壓穩(wěn)定模塊中的直流電壓限制在預(yù)設(shè)鉗位閾值內(nèi)的電壓鉗位控制模塊3。

為了保證開關(guān)柜模塊化電源的穩(wěn)定輸出，避免由于開關(guān)柜內(nèi)輸送工頻交流電流的電纜上電流變化而導(dǎo)致開關(guān)柜模塊化電源輸出的電壓超出開關(guān)柜內(nèi)智能監(jiān)測裝置的電壓閾值，設(shè)置電壓鉗位控制模塊能夠?qū)㈤_關(guān)柜模塊化電源的輸出電壓限制在預(yù)設(shè)的鉗位閾值內(nèi)，從而保證了輸出的電壓不會超出預(yù)設(shè)的電壓輸出閾值。

請參考圖2，圖2為本發(fā)明一種具體實施方式所提供的能量獲取模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

在本發(fā)明的一種實施方式中，能量獲取模塊1包括：從開關(guān)柜內(nèi)輸送工頻交流電流的電纜上感應(yīng)取能的感應(yīng)取能電流互感器11；將感應(yīng)取能電流互感器獲取的交流電轉(zhuǎn)化為直流電的整流單元12；與感應(yīng)取能電流互感器和整流單元連接的取能保護(hù)單元13。其中，優(yōu)選取能保護(hù)單元13包括：壓敏保護(hù)電阻RV1，壓敏保護(hù)電阻RV1的兩端分別與感應(yīng)取能電流互感器的二次繞組的兩端連接；與壓敏保護(hù)電阻并聯(lián)的過壓泄放晶體管Q1。

能量獲取模塊通過感應(yīng)取能的電流互感器中的取能線圈從開關(guān)柜電纜獲取電能，壓敏保護(hù)電阻RV1在承受過壓時進(jìn)行電壓鉗位，吸收多余的電流以保護(hù)電路中的敏感器件。而過壓泄放晶體管Q1主要用于抑制取能線圈中的電流變化，防止尖峰電壓對電路中器件的損壞。

請參考圖3，圖3為本發(fā)明一種具體實施方式所提供的直流電壓穩(wěn)定模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

在本發(fā)明的一種實施方式中，直流電壓穩(wěn)定模塊2包括：防能量倒送二極管21，防能量倒送二極管21的正極連接能量獲取模塊的正輸出端；用于儲能的超級電容22，超級電容22的正極連接防能量倒送二極管21的負(fù)極，超級電容22的負(fù)極接地，超級電容的負(fù)極連接能量獲取模塊的負(fù)輸出端；對能量獲取模塊輸出的直流電壓進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓的穩(wěn)壓單元23，穩(wěn)壓單元23分別連接防能量倒送二極管21的正極、超級電容22的負(fù)極和電壓鉗位控制模塊的輸出端。其中，穩(wěn)壓單元23包括：第一電阻R1，第一電阻R1的第一端連接電壓鉗位控制模塊的輸出端；濾波電容C1，濾波電容C1的第一端連接第一電阻R1的第二端，濾波電容C1的第二端連接超級電容22的負(fù)極；穩(wěn)壓二極管D5，穩(wěn)壓二極管D5的正極連接濾波電容C1的第二端，穩(wěn)壓二極管D5的負(fù)極連接濾波電容C1的第一端；限流晶體管Q2，限流晶體管Q2的基極連接穩(wěn)壓二極管D5的負(fù)極，限流晶體管Q2的發(fā)射極連接超級電容22的負(fù)極，限流晶體管Q2的集電極連接防能量倒送二極管21的正極，限流晶體管Q2的集電極和防能量倒送二極管21之間還可以設(shè)置一電阻R2。

在本實施方式中，開關(guān)柜模塊化電源主要基于感應(yīng)取能和超級電容儲能，以為開關(guān)柜的智能監(jiān)測設(shè)備提供電能。采用超級電容儲能，功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬。

請參考圖4，圖4為本發(fā)明一種具體實施方式所提供的電壓鉗位控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

在本發(fā)明的一種實施方式中，電壓鉗位控制模塊3包括：電壓控制的反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31，反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31的正電源輸入端連接其正相輸入端，其正相輸入端連接直流電壓穩(wěn)定模塊的正輸出端，反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31的反相輸入端連接預(yù)設(shè)電壓值的外界電源，反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31的輸出端連接第一電阻的第一端，反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31的負(fù)電源輸入端接地；

第二電阻32，即圖4中的R4，第二電阻32的第一端連接反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31的正相輸入端，第二電阻32的第二端連接反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31的輸出端；

第三電阻33，即圖4中的R5，第三電阻33的第一端連接反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31的正電源輸入端，第三電阻33的第二端連接反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31的輸出端；

第四電阻R3，其中，第四電阻R3位于反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31正相輸入端和直流電壓穩(wěn)定模塊的正輸出端之間，第四電阻R3和所述反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器31正相輸入端連接的一端連接第二電阻R4。

請參考圖5，圖5為本發(fā)明另一種具體實施方式所提供的開關(guān)柜模塊化電源結(jié)構(gòu)示意圖。

本實施方式所提供的開關(guān)柜模塊化電源由上述各實施方式所提供的具體的能量獲取模塊、直流電壓穩(wěn)定模塊和電壓鉗位控制模塊組成。如圖5所示，能量獲取模塊1的J1端連接直流電壓穩(wěn)定模塊2的J3端，能量獲取模塊1的J2端連接直流電壓穩(wěn)定模塊2的J4端，直流電壓穩(wěn)定模塊2的J5端連接電壓鉗位控制模塊3的J9端，直流電壓穩(wěn)定模塊2的J7端連接電壓鉗位控制模塊3的J8端，電壓鉗位控制模塊3的J9端連接電壓鉗位控制模塊3的J10端。其中，J1、J2分別為能量獲取模塊的正極輸出端和負(fù)極輸出端；J3和J4為直流電壓穩(wěn)定模塊的對應(yīng)輸入端；J5、J6分別為直流電壓穩(wěn)定模塊的正極輸出端和負(fù)極輸出端；J7為直流電壓穩(wěn)定模塊的穩(wěn)壓單元的一輸入端；J8為電壓鉗位控制模塊的輸出端；J9為電壓鉗位控制模塊的正相輸入端，J10為電壓鉗位控制模塊的正電源輸入端。在本實施方式中，電壓鉗位控制模塊的反相輸入端輸入2.5V電壓。

以直流電壓穩(wěn)定模塊輸出的電壓作為反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器的正相輸入端的電源電壓，并相應(yīng)輸出電壓鉗位信號至直流電壓穩(wěn)定模塊來限制開關(guān)柜模塊化電源的輸出電壓，保證了開關(guān)柜模塊化電源的輸出電壓的穩(wěn)定性和可靠性。

綜上所述，本發(fā)明實施方式所提供的開關(guān)柜模塊化電源基于感應(yīng)取能和超級電容儲能，由開關(guān)柜的電纜處感應(yīng)取能，而不是通過導(dǎo)線從低壓側(cè)供給或者由二次電源提供，從而滿足了電氣隔離的要求，能量獲取模塊獲取的交流電經(jīng)壓敏保護(hù)電阻和過壓泄放晶體管的取能保護(hù)單元后，經(jīng)由整流單元整流成直流電。直流電壓穩(wěn)定模塊對該直流電進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，且直流電壓穩(wěn)定模塊接收電壓鉗位控制模塊的鉗位控制信號，輸出穩(wěn)定的電壓，從而可以為開關(guān)柜內(nèi)的智能監(jiān)測設(shè)備提供可靠穩(wěn)定的直流電，維持在線監(jiān)控設(shè)備的正常工作，提高開關(guān)柜運(yùn)行的可靠性和自動化水平。

以上對本發(fā)明所提供一種開關(guān)柜模塊化電源進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。