電力電纜接地環流監測裝置電源的製作方法

2023-05-26 11:10:31

專利名稱：電力電纜接地環流監測裝置電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力電纜接地環流監測裝置電源，屬於一種監測裝置用電源。
背景技術：
電纜接地環流監測裝置安裝於電纜護層接地引出線附近，電壓等級為66KV以上， 不能直接獲取電源，裝置供電的問題成為關鍵，有些裝置需要安裝在戶內或安裝條件的限制，也不能採用太陽能供電。
發明內容本實用新型的目的是提供一種電力電纜接地環流監測裝置電源，採用感應取電的方式，電流處於小電流狀態時儘量保證電源的供應；當電流較大時或者雷電衝擊電流，如短路故障狀態時，能給予電源足夠的保護；在導線正常電流範圍內均能提供穩定的輸出， 短時斷電持續供電以及能滿足瞬間大功率供電；長期低熱耗穩定運行。本實用新型的技術方案是這樣實現的電力電纜接地環流監測裝置電源，由電磁感應互感器、整流濾波電路、DC-DC轉換電路、電壓保護與能量洩放電路、暫態保護、儲能元件等組成，其特徵在於整流濾波電路的整流橋前經過暫態保護與電磁感應互感器連接，整流濾波電路另一端經過電壓保護與能量洩放電路連接DC-DC轉換電路，經過DC-DC轉換電路後連接儲能元件。所述的整流濾波電路為橋式整流，選用DB107整流橋，濾波電路選用LC濾波電路，Ll為IOOmh, Cl為1000 ^，一個雙極性TVS管。所述的DC-DC模塊電壓輸入範圍為3-40V，輸出電壓5V，最大輸出電流1. 5A, 2mA 的靜態電流。所述的暫態保護為整流橋前的感應線圈兩端連接的一個雙極性TVS管；所述的儲能元件為超級電容。本實用新型的積極效果是充分考慮現場使用的各種情況，能夠在低溫及大電流變化的情況下能夠穩定可靠供電。

圖1為本實用新型的電源裝置原理框圖。圖2為本實用新型的橋式整流電路結構圖。圖3為本實用新型的DC-DC模塊電路圖。圖4為本實用新型的電壓保護與能量洩放電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1所示，電力電纜接地環流監測裝置電源，由電磁感應互感器、整流濾波電路、DC-DC轉換電路、電壓保護與能量洩放電路、 暫態保護、儲能元件等組成，其特徵在於整流濾波電路的整流橋前經過暫態保護與電磁感應互感器連接，整流濾波電路另一端經過電壓保護與能量洩放電路連接DC-DC轉換電路， 經過DC-DC轉換電路後連接儲能元件；如圖2所示，所述的整流濾波電路為橋式整流，選用DB107整流橋，濾波電路選用LC濾波電路，Ll為lOOmh，Cl為1000 <，一個雙極性TVS 管；如圖3所示，所述的DC-DC模塊電壓輸入範圍為3-40V，輸出電壓5V，最大輸出電流 1. 5A, 2mA的靜態電流；如圖4所示，所述的暫態保護為整流橋前的感應線圈兩端連接的一個雙極性TVS管；所述的儲能元件為超級電容。
實施例電磁感應互感器上的感應線圈從線路上感應出來的電勢為交流電壓，經過整流濾波電路整流，當一次電流較大時，感應出來的二次電流雖然其平均值並不太大，但其脈衝峰值可達上百伏，整流電路要有較高的耐壓值，因此選用DB107整流橋，其耐壓值達到1000V， 可滿足實際要求；整流後再加入濾波電路，濾波電路用於濾去整流輸出電壓中的紋波。考慮到複雜濾波電路會增加電路的功耗從而提高啟動電流，本系統選擇了 LC濾波電路，整流濾波電路如圖2所示，Ll為lOOmh, Cl為1000 ^。由於電流的變化範圍大，感應電壓經過整流、濾波後將會得到寬範圍的直流電壓，需要通過一個DC-DC模塊處理後得到一個高質量的5 V直流電壓，以滿足監測裝置的供電需要。電源DC-DC模塊選擇了 AMC34063A，電壓輸入範圍為3-40V，輸出電壓5V，最大輸出電流1. 5A,約2mA的靜態電流，具有高轉換效率，高轉換效率有利於進一步降低啟動電流，提高電源輸出功率，電路圖如圖3所示。DC-DC變換自身消耗的功率比較大，在感應功率相同的情況下，減小供能電路自身的功耗，無疑會使得供能方案的輸出總功率大大增加。而減小供能電路自身功耗的關鍵就是降低DC-DC的功耗，AMC34063A具有較小的功耗，很好的滿足了電源的要求。整流濾波後DC-DC模塊端電壓Uac隨著電流升高而升高，鐵心飽和後，感應的電壓也較高，為了保護DC-DC模塊，必須把電壓限制在模塊技術要求的範圍內，採用圖4所示的電壓保護與能量洩放電路。當電壓Vd。大於IOV時，穩壓二極體D1擊穿，大功率三極體工作，能量洩放進入工作狀態，多餘能量通過大功率三極體洩放掉；當Vd。較低時，電路不工作，因此不會影響電源啟動電流和小電流下正常工作。當發生雷擊或線路出現短路大電流時，此時鐵心會感應出一個很高的衝擊電壓， 這對後端電路極為不利；為了保護後端線路，在整流橋前的線圈兩端接一個雙極性TVS管， 以限制感應線圈輸出的衝擊電壓。TVS 二極體選用P6KE68CA，使整流橋輸入交流電壓峰-峰值維持在100V以內，可以保證後續電路不受衝擊能量破壞。採用超級電容作為儲能元件，解決快速充放電及低溫工作環境的問題，超級電容器是介於傳統蓄電池與傳統靜電電容器之間的新概念能量儲存器件。與傳統電容器相比， 它具有較大的容量、較高的能量密度、較寬的工作溫度範圍和極長的使用壽命的特點。適合北方冬季複雜的戶外使用環境，可以使負載適應能力(尤其是大功率脈動負載)有較大的提
尚ο電纜接地電流監測裝置數據傳送採用無線通訊方式，數據收發瞬間功率較大，達到IA左右，而待機情況下工作電流僅為10-20毫安。負載波動較大，採用感應取能方式在小電流情況下電源輸出功率很小，不足以為數據收發傳輸時提供足夠的大功率電能。加入了超級電容器儲能，解決了瞬間大功率供電這個難點，為了增加電源供電的可靠性，在超級電容器後加入了以色列TADIRAN鋰電池，正常情況下該鋰電池不為裝置供電。以色列 TADIRAN鋰電池可在_55°C到+85°C的溫度之間使用，具有很高的能量密度，特別低的自身放電特性，保質期在室溫下可長達10年以上，選擇了額定容量為2Ah的以色列TADIRAN鋰電池，標準電壓3. 6V。 電源充分考慮了現場使用的各種情況，能夠在低溫及大電流變化的情況下能夠穩
定可靠供電。
權利要求1.電力電纜接地環流監測裝置電源，由電磁感應互感器、整流濾波電路、DC-DC轉換電路、電壓保護與能量洩放電路、暫態保護、儲能元件等組成，其特徵在於整流濾波電路的整流橋前經過暫態保護與電磁感應互感器連接，整流濾波電路另一端經過電壓保護與能量洩放電路連接DC-DC轉換電路，經過DC-DC轉換電路後連接儲能元件。
2.根據權利要求1所述的電力電纜接地環流監測裝置電源，其特徵在於所述的整流濾波電路為橋式整流，選用DB107整流橋，濾波電路選用LC濾波電路，Ll為lOOmh，Cl為1000 ㈣，一個雙極性TVS管。
3.根據權利要求1所述的電力電纜接地環流監測裝置電源，其特徵在於所述的DC-DC 模塊電壓輸入範圍為3-40V，輸出電壓5V，最大輸出電流1. 5A, 2mA的靜態電流。
4.根據權利要求1所述的電力電纜接地環流監測裝置電源，其特徵在於所述的暫態保護為整流橋前的感應線圈兩端連接的一個雙極性TVS管；所述的儲能元件為超級電容。
專利摘要本實用新型涉及一種電力電纜接地環流監測裝置電源，其特徵在於整流濾波電路的整流橋前經過暫態保護與電磁感應互感器連接，整流濾波電路另一端經過電壓保護與能量洩放電路連接DC-DC轉換電路，經過DC-DC轉換電路後連接儲能元件。其採用感應取電的方式，電流處於小電流狀態時儘量保證電源的供應；當電流較大時或者雷電衝擊電流,如短路故障狀態時,能給予電源足夠的保護；在導線正常電流範圍內均能提供穩定的輸出，短時斷電持續供電以及能滿足瞬間大功率供電；長期低熱耗穩定運行。充分考慮現場使用的各種情況，能夠在低溫及大電流變化的情況下能夠穩定可靠供電。
文檔編號H02H9/04GK202206195SQ20112026809
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者張喜林, 李衛國, 李國慶, 李江, 王振浩, 王鶴, 辛業春 申請人:東北電力大學