[發明專利]寬域智能互感取電控制系統

在審

• 申請號: 201711249144.0
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107733101A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王曉輝;朱永利;翟學明;郭豐娟;張東陽
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J5/00;H02H9/04
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙)13128
• 代理人: 秦燕

技術領域

本發明涉及感應取能電源技術領域，尤其涉及一種寬域智能互感取電控制系統。

背景技術

在電力系統安全運行中，對輸電線路設備、配網設備進行感知監測具有非常重要的意義。而很多一次設備電壓等級高，當監測裝置負荷較大時不具備安裝大量太陽能電池的條件，因此研制互感取電技術有重要的實用意義。輸電線路監測裝置目前主要供電方式是感應取能供電，由于高壓線電流波動范圍較大，要求取能電源適應很寬的電流變化范圍，相關研究有多線圈法、增加備用電池避免電流死區法等。

從CT取得電能越來越成為電力系統測控裝置能源來源的趨勢，它具有成本低、體積小、壽命長、安全可靠的優點，只要導線中有足夠大的電流，它就可以給測控裝置持續提供足夠的電能。但也有它的特點甚至缺點，（1）在電流較大時如何泄放互感器中感應出的多余的電能；（2）如何在盡可能小的導線電流下取得盡可能多的電能；（3）在電流較小時如何讓裝置能夠維持工作等。

針對第一個問題常見的解決方案有：（1）在取能鐵芯設置取能線圈和補償線圈，取能線圈負責將感應到的電能整流降壓為供電電源，補償線圈用于泄放多余的電能。這種方法補償線圈與取能線圈的匝數、補償線圈的控制策略是電源成敗的關鍵。（2）取能線圈兼泄放多余電能功能，這種方式的特點是取控一體，但要控制好泄放電路，采用高頻泄放電路容易感染主電纜以及電源輸出品質，采用可控硅泄放電路易造成取能鐵芯震動問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種寬域智能互感取電控制系統，使用穿心式CT單邊繞線圈感應取電，并將感應電流信號整流、濾波后使用DC-DC電源模塊轉換為用戶所需電壓，（1）當一次側電流很不穩定、電壓突變高時使用固態繼電器SSR泄能；（2）當一次側電流相對穩定時，使用壽命高、開關頻率可控的斬波電路泄能，電源輸出品質好、不發熱、無響動。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種寬域智能互感取電控制系統，其特征在于：包括取電裝置、斬波電路、固態繼電器SSR1、DC-DC電源模塊P2、CPU控制模塊P3、交流斬波電路驅動模塊P4和整流橋B2，所述取電裝置包括取能線圈L2、輸能線圈L1和CT鐵芯，取能線圈L2和輸能線圈L1單邊繞制在CT鐵芯兩側，取能線圈L2通過整流橋B2和積分電容C1后輸入DC-DC電源模塊P2，DC-DC電源模塊P2用于將C1端直流電壓隔離轉換為后續電路所需電壓，CPU模塊用于通過AD模塊檢測DC-DC電源模塊P2的輸出電壓，在C1兩端通過電阻R2和R3串聯分壓后接電壓截止管D1，電壓截止管D1驅動三極管Q1導通生成固體繼電器SSR1的控制信號，斬波電路用于抑制取能線圈L2的感應電能輸出，所述CPU控制模塊P3和交流斬波電路驅動模塊P4相互通信，DC-DC電源模塊P2輸出端為CPU控制模塊P3和交流斬波電路驅動模塊P4供電。

所述斬波電路包括三極管Q3、電阻R5、二極管D3和電容C3，所述電阻R5與電容C3串聯，二極管D3與電阻R5和電容C3形成的支路并聯，并聯形成的支路兩端分別連接三極管Q3的集電極和發射極，三極管Q3的基極連接交流斬波電路驅動模塊，二極管D3的正極連接交流斬波電路驅動模塊接地端。

所述取能電路L2并聯設置雙向TVS管和壓敏電阻R1。

所述固態繼電器SSR1型號為mager JGX-5F，所述DC-DC電源模塊P2型號為mornsun URB1D_LMD-10WR3。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明通過采用與取能線圈L2配套設置斬波電路和固態繼電器SSR1，并使用CPU控制模塊對斬波電路的工作狀態進行控制，當取能線圈L2的電壓在40~150V之間時，固態繼電器SSR1泄能模塊不工作，由CPU控制模塊控制的斬波電路投入泄能，使積分電容C1的電壓控制在96V附近，且PWM頻率（1~10KHz）由CPU控制，用于躲避用戶電路板敏感的頻段，實現智能化控制，當感應線圈L2電壓超過150V時有可靠的固態繼電器SSR1實施泄能，有效改善電能輸出品質，延長使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明的系統原理圖；

圖2是CPU控制模塊電路原理圖；

圖3是交流斬波電路驅動模塊電路原理圖。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。