[發明專利]基于三相電流感應取電和跳閘的自供電保護裝置及系統

有效

• 申請號: 201510860340.6
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105375435B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 林國梁;郭志文;曾磊;鄒洋兵;李俊;王新華;陳立波;云飛;嚴偉誠;王藝霖;陳欣榮;陳新亮;高晨疑;李輝;趙媛
• 申請（專利權）人: 深圳市中電電力技術股份有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02J50/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 溫玉珍

本發明提供一種基于三相電流感應取電和跳閘的自供電保護裝置及系統，所述自供電保護裝置包括：三相整流及穩壓控制電路、開關電源隔離電路、脫扣跳閘控制電路和CPU，所述三相整流及穩壓控制電路通過開關電源隔離電路與所述CPU相連接，所述三相整流及穩壓控制電路與所述脫扣跳閘控制電路相連接，所述脫扣跳閘控制電路與所述CPU相連接；其中，所述三相整流及穩壓控制電路通過調節RC振蕩電路參數進而調節其PWM頻率和占空比，能夠動態回調CT整流的輸出電壓至設定電壓值。本發明輸出電壓波動小、動態響應快、調節性能好、發熱少且電流保護范圍寬，還能夠提高直接脫扣跳閘輸出功率；利用開關電源變壓器隔離，增加了CPU的運行可靠性。

技術領域

本發明涉及一種自供電保護裝置，尤其涉及一種基于三相電流感應取電和跳閘的自供電保護裝置，并涉及包括了該基于三相電流感應取電和跳閘的自供電保護裝置的系統。

背景技術

隨著城市配電網的不斷發展, 大量地埋電纜線路和環網柜得到普及應用；在環網柜等緊湊性安裝場合，控制電源一般通過PT柜加裝直流裝置及蓄電池獲取電源；若采用傳統電磁式電壓傳感器，容易出現空間占用大、高壓電極絕緣密封不夠和鐵磁諧振等隱患。自供電保護裝置，由于采用電流感應取電方式，占用空間小，可以免除因加裝直流裝置及蓄電池而帶來的額外負擔，因此非常適合環網柜等無低壓可靠控制電源且需要保護功能的場所。

自供電保護裝置電流感應取電，是利用電流互感器從交流電網中感應電流取得電能的一種方式，其輸入為交流電網中幅值波動范圍較大的交流電流，輸出要求為穩定的直流電壓。現有的自供電保護裝置中，電流互感器的一次繞組匝數少，使用時一次繞組串聯在被測線路里；二次繞組匝數多，作為供電繞組接入自供電保護裝置的電流感應取電回路。電流互感器二次電流的大小由一次電流決定，二次電流產生的磁勢是平衡一次電流的磁勢的，如二次開路，其阻抗無限大，二次電流等于零，其磁勢也等于零，就不能去平衡一次電流產生的磁勢，那么一次電流將全部作用于勵磁，使鐵芯嚴重飽和；磁飽和使鐵損增大，電流互感器發熱，電流互感器線圈的絕緣也會因過熱而被損壞；還會在鐵芯上產生剩磁，增大互感器誤差，影響二次電流輸出，進而影響電流感應取電；最嚴重是由于磁飽和，交變磁通的正弦波變為梯形波，在磁通迅速變化的瞬間，二次線圈上將感應出較高的電壓，其峰值可到幾千伏，如此高的電壓作用在二次線圈和二次回路上，對人身和設備都存在著嚴重的威脅。所以電流互感器在任何時候都是不允許二次側開路運行的。

目前用于自供電保護裝置的電流感應取電及脫扣跳閘方法，主要有以下三種：1）取電CT二次繞組輸出大電流，整流后輸出電壓超出設定的電壓值時，觸發MOS管關斷，進而將取電CT二次繞組開路，來使整流輸出電壓降到設定的電壓值；跳閘脫扣電磁鐵工作電源由儲能電容提供，通過電池和開關電源給儲能電容充電。2）取電CT二次繞組輸出大電流，整流后輸出電壓超出設定的電壓值時，通過控制MOS管導通，將整流橋輸出側直流電壓短接，進而將取電CT二次繞組短路，來使整流輸出電壓降到設定的電壓值；該方法應用于采用專用定制電流互感器的自供電保護裝置，同時利用電流互感器二次電流完成取電和模擬量采集。3）取電CT二次繞組輸出大電流時，通過穩壓器件作為門限電壓，觸發可控硅導通，進而將CT二次繞組短接來穩定整流輸出電壓。跳閘脫扣電磁鐵工作電源由儲能電容提供。以上三種方法存在以下問題 1）第一種方法中，電流互感器存在二次側開路運行的情況，對人身和設備都存在著嚴重的威脅；脫扣跳閘可靠性不高，跳閘能量來自于大容量電解儲能電容，存在漏電流高，容量誤差大，耐高溫性較差，使用時間長容易失效的問題。跳閘輸出能量取決于電解電容容量大小。2）第二種方法中，三相取電CT二次繞組輸出大電流時，由于通過控制MOS管導通，將整流橋輸出側直流電壓短路，整流橋發熱非常嚴重，影響裝置系統運行可靠性；電流模擬量通過大功率電阻對整流輸出直流電壓采樣，精度低，不支持諧波測量和分析；CPU跟整流輸出電路及脫扣跳閘電路沒有電氣隔離，系統可靠性不高。3）第三種方法中，由于穩壓器件動作和返回電壓偏差，控制信號是工頻，使整流輸出電壓紋波大，不穩定。

發明內容