[發明專利]一種電流互感器自取能電路

有效

• 申請號: 201210262316.9
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102790434A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 丁志剛;鄭玉平;周華良;夏雨;汪世平
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及交流電網側的能量提取技術，尤其涉及一種電流互感器自取能電路，屬于電力系統技術領域。

背景技術

電流互感器取能技術，適用于一些供能不方便的應用場合，如輸電線路污穢絕緣子串的泄漏電流、導線覆冰狀態、導線及接頭溫度等檢測設備，因采集信號的各種傳感器及信號發送單元等都在架空線附近，不可能使用常規電源。電流互感器取能技術是解決這類設備供電電源問題的一個較好的方法。電流互感器取能的工作原理是將交流電流通過互感器對其大小進行變換，互感器的輸出通常加上沖擊保護，然后通過整流濾波電路得到一定范圍的直流電壓，再通過穩壓環節獲得穩定的低壓直流電。

但是，電流互感器取能在技術上存在一定的困難，主要原因是一次側電流變化范圍較大，整流濾波后的電壓會出現大范圍的波動，后級的穩壓環節設計比較困難。國內外一些文獻資料上提出了部分解決方法：如電流大時對電流互感器的輸出電流進行間隔性短路，限制其能量對后級的傳輸，該方法在一次側電流較大時效率低下，發熱嚴重；利用電流互感器的磁飽和特性，使得一次側電流較大時互感器飽和，限制其輸出電流，但這種方法效率同樣低下，互感器的鐵芯發熱嚴重；雖然采用電流互感器開氣隙的方法可以有效防止磁芯飽和，降低鐵芯損耗，但輸入側電流變化范圍受到限制，通常只適用于電流變化比小于20（最大值比最小值的比值）的場合，取能電流存在工作“死區”，同時整流后的電壓變化范圍較大，應用上存在缺陷。

另一種解決一次側電流變化范圍大以及降低損耗的方法是：電流互感器的輸出采用兩個繞組，利用互感器磁鏈守恒原則（N_P*i_p=N_S1*i_S1+N_S2*i_S2），匝數少的繞組N_S1用來取能，匝數多的繞組N_S2用來分攤磁鏈。中國專利201010195944.0部分電路利用了該原理，其電流互感器輸出采用了兩個繞組，當一次側電流大到一定程度時繞組N_S2開始工作，分攤了部分磁鏈。為了解決繞組N_S1電壓不足，其后級采用了升壓電路，同時前級采用MOS管分流方式限制其輸入電壓，但會增加通態損耗。該專利采用的方法取能部分整體效率有一定的提高，但并不理想，同時存在一定的電流區間使得N_S1上的電壓偏低，需要通過升壓環節進行升壓，影響了取能效率，增加了電路的復雜性。

如果能實現一次側電流工作大范圍變化下的取能，電流互感器的取能技術將能得到更廣泛的應用。因此，需要盡快解決電流互感器存在的電流變化不寬、取能效率低下、可靠性不高等問題。

發明內容

本發明的目的在于解決電流互感器取能存在的不足，實現一次側電流工作大范圍變化下的取能，提高取能效率，擴大電流互感器的取能技術應用范圍。

為了實現上述功能，本發明提供以下技術方案：

一種電流互感器自取能電路，其特征是，將電流互感器輸出端的一個取能繞組接到自取能電路上，由自取能電路給負載提供直流電壓，將所述電流互感器輸出端的另一個繞組接到磁鏈旁路電路上，用來間歇性的旁路互感器輸出磁鏈，所述磁鏈旁路電路同時與自取能電路連接，由所述自取能電路驅動。

所述自取能電路包括沖擊保護電路、整流濾波電路、比較電路、驅動電路、穩壓電路；

電流互感器輸出端的一個取能繞組接到沖擊保護電路，沖擊保護電路的輸出接到整流濾波電路，整流濾波電路的輸出接到比較電路中，比較電路的輸出接到驅動電路上；整流濾波電路的輸出同時接到穩壓電路的輸入端，穩壓電路的輸出送到負載；

驅動電路驅動磁鏈旁路電路。

所述電流互感器輸出端另一繞組接到磁鏈旁路電路上，磁鏈旁路電路包括一沖擊保護TVS管，沖擊保護TVS管輸出接到整流橋，整流橋的輸出接到高壓開關管，所述高壓開關管驅動端與驅動電路的輸出端連接。

所述電流互感器輸出端另一繞組接到磁鏈旁路電路上，磁鏈旁路電路包括一沖擊保護TVS管，沖擊保護TVS管并接到兩個串聯的高壓開關管上，兩個高壓開關管的漏極或發射極連接到一起，兩個高壓開關管的柵極連接到所述驅動電路的輸出端。

所述沖擊保護電路為沖擊保護TVS管、壓敏電阻或氣體放電管。

所述整流濾波電路包括一整流橋，所述整流橋的輸出端接到一儲能電容的兩端，儲能電容的兩端同時與比較電路、穩壓電路并聯。