[實用新型]寬電流范圍工作的電流互感取能電源

有效

• 申請號: 201520678807.0
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN204967289U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 李昌陵;彭生江;張勃;楊書英;邵海
• 申請（專利權）人: 國網新疆電力公司經濟技術研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02J7/00
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯建武

技術領域

本實用新型涉及電流互感取能技術領域，是一種寬電流范圍工作的電流互感取能電源。

背景技術

隨著輸電線路在線監測技術的發展，解決高壓側監測設備供電問題成為研究的新熱點。常見的供電方式主要有太陽能供電、電池供電、激光供電及超聲波供電等，由于體積、成本、輸出功率、轉化效率、絕緣等問題，上述方法均未得到有效的利用。電流互感取能是通過在線路上套裝可開啟式的良磁導體，利用電磁感應原理從線路電流在其周圍產生的交變磁場中截獲能量。為滿足輸電線路在線監測裝置日益增加的負載需求，電流互感供電方式具備較好的發展前景。

由于輸電線路電流波動范圍非常大，通常在幾安培至數千安培，因此，電流互感取能電源需要解決兩個問題：一是在輸電線路電流較大導致取能過剩時，必須采取合理的泄能方式，以保證電源保持平穩輸出；二是在輸電線路電流很小時，具備較高的取能效率，最大限度地降低最小啟動電流，同時具有儲能裝置作為備用電源，當取能不足時，消除電源工作死區。

為提高電流互感取能電源工作電流的上限值，目前主要通過穩壓式，反饋控制式和斬波控制式控制電路來降低電源的熱耗。穩壓式是將穩壓管接在濾波電容后面，設定其反向擊穿電壓小于濾波電容最大電壓，在一次大電流時濾波電容電壓升高，從而擊穿穩壓管使電容電壓保持穩定，缺點是穩壓管發熱量較大，嚴重縮短電源壽命。反饋控制式是通過設置一個電壓閾值，當濾波后的電容直流電壓超過電壓閾值時，通過電壓監測電路使并在取能線圈二次側的開關管閉合，由于開關管低導通阻抗的特性使取能線圈二次側近似短路，感應電流都通過開關管泄放掉，缺點是控制電路復雜，開關管的電流過大仍然會使電源溫升比較明顯。斬波控制式是二次側包含取能線圈和控制線圈，并在控制線圈中接入開關，直接利用半導體開關的開通與關斷的時間比例來控制供電電源整流濾波器的平均輸入電流，實現供電電源輸出穩定電壓，此種方式在高開關頻率下可以達到很高的控制精度，但占空比的自動調節需通過CPU編程來實現，使控制電路變得比較復雜，并且開關高頻動作可能會對取能線圈產生干擾。

由于以上方式均不能動態改變取能線圈匝數，使供電電源的熱耗始終隨母線電流增大而增大，無法兼顧電流動態范圍的下限和上限，導致電流互感取能電源工作電流范圍較窄。針對該問題，參考文獻“一種適應母線電流動態范圍寬的光電式電流互感器供電電源”提出了一種基于電流互感器次級電流大小來控制電流互感器變比，以降低電源熱耗的方法，采用傳感線圈檢測電流互感器次級電流，并通過另一遲滯比較器控制繼電器，實現電流互感器變比切換，使電流互感器次級電流始終保持在預先設定的范圍內，但增加控制鐵芯、傳感線圈和較復雜的控制電路，功耗較大，降低了取能效率，提高了啟動電流下限。

因此，研制一種能夠在較寬動態電流范圍下正常工作，取能效率高的電源為輸電線路在線監測設備供能，是保證輸電線路在線監測設備可靠運行的先決條件，對其在電力系統中的推廣應用具有重要意義。

發明內容

本實用新型提供了一種寬電流范圍工作的電流互感取能電源，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有輸電線路電流互感取能電源存在的工作電流范圍較窄，取能效率較低和控制電路應用效果不理想的問題。

本實用新型的技術方案是通過以下措施來實現的：一種寬電流范圍工作的電流互感取能電源，包括取能單元、沖擊保護單元、電壓調整單元、繞組切換控制電路、儲能單元和電源通道選擇電路；取能單元包括能夠套裝在輸電導線上的可開閉式的環形鐵芯和繞置在環形鐵芯上的帶中間抽頭的雙繞組二次取能線圈，所述中間抽頭位于雙繞組二次取能線圈的總繞組的中部并形成分繞組；電壓調整單元包括整流濾波電路、過壓保護電路和DC/DC模塊，整流濾波電路的輸入端與沖擊保護單元的輸出端電連接，整流濾波電路的輸出端與過壓保護電路的輸入端電連接，過壓保護電路的輸出端與DC/DC模塊的輸入端電連接；繞組切換控制電路包括繼電器控制電路和繼電器，繼電器控制電路的輸入端與過壓保護電路的輸出端電連接，繼電器控制電路的輸出端與繼電器的輸入端電連接，繼電器的輸入端還與雙繞組二次取能線圈電連接，并能夠在輸電線路電流較小時以總繞組接入電路而在輸電線路電流較大時以分繞組接入電路，繼電器的輸出端與沖擊保護單元電連接；電源通道選擇電路的輸入端同時與電壓調整單元的輸出端和儲能單元的輸出端電連接，并能夠切換選擇電壓調整單元或儲能單元為在線監測設備供電。

下面是對上述實用新型技術方案的進一步優化或/和改進：