專利名稱：一種從高壓電纜取電的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種從高壓電纜取電的裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種取電裝置，尤其是指一種通過電流互感器(CT， Current Transformer)從高壓電纜取電的裝置。
背景技術(shù)：
高壓電纜的終端通常在野外或無人值守的區(qū)域，往往很難得到系統(tǒng)采集終 端工作所需的低壓供電電源，因此采集終端電源的供給成為系統(tǒng)設(shè)計的一個主
要的問題，若無安全可靠的供電電源，就無法保證采集終端數(shù)據(jù)和傳輸?shù)臏蚀_可靠。
目前，野外低壓設(shè)備電能獲取主要通過以下幾種方法
1. 利用電流互感器從母線上取電能
利用電流互感器從母線上取電能的典型電路基本思路是就近取能，利用特 制電流互感器從母線上感應(yīng)電壓，通過整流、濾波、穩(wěn)壓等后續(xù)電路處理后， 提供給高壓倒電子電路所必需的電源.采用這種方法面臨兩個困難當母線電 流處于空栽等小電流狀態(tài)時，如何保證電源的正常供應(yīng)；而當母線處于超過額 定電流的大電流狀態(tài)，甚至是M故障電流時，又要給予電源H夠的保護。
2. 利用電容分壓器從母線上取電能
利用高壓電容分壓器取電能的思想類似于電流互感器取電能，都是就近取 材的想法。然而采用該方法面臨著比電流互感器取電能更大的困難，首先是如 何保ii^能電路和后續(xù)工作電^間的電氣隔離問題，這要求更為嚴格的過電 壓防護和電磁兼容設(shè)計；其次就是這種方法有著更多的誤差來源溫度、雜散電 容等多種西素都將影響該方法的性能.因此獲取電源的穩(wěn)定性和可靠性較電流 互感器取電能方法為差。
3. 激光供能
-新
量傳送到高電位側(cè)，再由光電轉(zhuǎn)換器件(光電池辦光能量轉(zhuǎn)換為電能量，經(jīng)過 DC-DC變換后提供穩(wěn)定的電源輸出.優(yōu)點是電源較穩(wěn)定，紋波小，噪聲低，這輸出功率的限制，特別是光電池轉(zhuǎn)換效率的 影響，該方法提供的能量有限，因此對高壓倒電路提出了微功耗設(shè)計的要求， 加大了電路設(shè)計的難度，同時相比前兩種方法設(shè)計成本高。
4. 太陽能供電
太陽能電池的多年研究與發(fā)展積累下來的經(jīng)驗為野外設(shè)務(wù)洪電成為可能。 該方法的不足之處在于輸出電源不穩(wěn)定，這是由太陽能電池固有的缺陷決定的， 易受光強、外界環(huán)境溫度變化、季節(jié)變化等因素的影響；另外就是太陽能電池 的轉(zhuǎn)換效率問題，使得該方法提供的能量有限，從而限制了其應(yīng)用；同時設(shè)計 成a高也是限制其廣泛應(yīng)用的一個因素。
5. 蓄電池供電
該方法采用蓄電池對野外設(shè)備進行供電，電池的能量來自高壓母線電流， 接在母線上的經(jīng)過特殊設(shè)計的電流互感器或電容分壓器構(gòu)成蓄電池的交流充電 電源，經(jīng)過穩(wěn)壓和整流后對電池進行充電，采用這種方法的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、 實現(xiàn)起來比較容易，但是蓄電池的壽命比較短，且由于放在高壓倒，更換起來 比較困難，因此在實際應(yīng)用當中很少M用. 一般情況下，該供能方式都被用 作輔助式電源，將該方式和電流互感器供能相結(jié)合對高壓側(cè)進行供電，在母線 電流比較小的情況下啟動蓄電池進行供能，兩者取長凈傳，取得了滿意的效果。 但是采用這樣的方法在制造成本及可靠性方面還存在不少問題，
從以上分析可以看出，利用電流互感器從母線上取電能主要存在當電纜運 行電流過小時，所取到的電能不能滿足需要，以及當電流過大時如何保護取電 裝置的問題；利用電容分壓器從母線上取電能主要存在取是取電裝置的穩(wěn)定性 和可靠性問題；激光供能主要存在激光輸出功率小、光電池轉(zhuǎn)換效率低、提供 的能量有限的問題；太陽能供電主^"存在輸出電源不穩(wěn)定和受天氣影響大的問 題；蓄電池供電主在存在蓄電池的壽命比較短和更換比較困難的問題.從目前 高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端供電情況來看，采用上述幾種方法都存 在一定的問題，因此迫切需要一種能從電纜上直接取得足夠的電能又能保證可 靠、安全的取電裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是從高壓電纜上獲取所需要的安全可靠的足夠電能。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出如下技術(shù)方案 一種從高壓電纜取電的裝置，包括電流互感器，高壓保護電路，整流橋， 能量泄放電路，穩(wěn)壓塊，濾波電路，電流互感器套在高壓電纜上，高壓保護電 路連接在電流互感器上，整流橋連接在高壓保護電路上，能量泄放電路連接在 整流橋上，穩(wěn)壓塊連接在能量泄放電路上，濾波電路連接在穩(wěn)壓塊上.
進一步的，高壓保護電路為防浪涌和限壓保護電路，其包括壓敏電阻、放 電管、阻波電阻和雙向穩(wěn)壓管.
進一步的，能量泄放電路包括穩(wěn)壓二fe管、偏置電阻、肖特基二極管、M0S 開關(guān)管和泄放電阻.
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述取電裝置的功能結(jié)構(gòu)合理、使用方便， 具有啟動電流小、適應(yīng)范圍寬、安全可靠、價格低、使用壽命長、免于維護等 特點，該裝置有效地克服電纜運行電流小時取不到足夠電能、大電流時無法限 制多余能量，以及取能線囷飽和時產(chǎn)生的高壓尖脈沖對整流穩(wěn)壓電路造成破壞 等問題，為高壓側(cè)有源設(shè)備提供穩(wěn)定安全的電源.


圖l是利用電流互感器從母線獲取電能的工作原理圖。
圖2是高壓保護電路圖。
圖3是能量泄放電路圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型從高壓電緣取電的裝置包括電流互感器1，高 壓保護電路2，整流橋3，能量泄放電路4，穩(wěn)壓塊5，濾波電路6.高壓保護電 路2包括防浪涌及限壓保護電路。電流互感器l套在高壓電纜上，利用電磁感 應(yīng)原理獲得電能，經(jīng)過防浪涌及限壓保護電路將輸出的電能處在安全范圍內(nèi)， 經(jīng)過整流橋3將交流電整流成直流電，同時能量泄放電路4將多余電能釋放避免感應(yīng)電壓過高損壞穩(wěn)壓塊5，并保留所需要的電能供給穩(wěn)壓塊5，穩(wěn)壓塊5將 電壓穩(wěn)定成所需要的電壓，最后經(jīng)過濾波電路6降低紋波提高直流電壓的質(zhì)量。 電流互感器1:
電流互感器1包括4失芯和成匝繞在4失芯上的線團.
對于給定的負栽，保證電源工作的最小母線電流稱為電源的啟動電流I。在 電流互感器鐵芯材料的選擇過程中，首先要考慮使取電裝置的啟動電流盡可能 小，例如，在電子式電流互感器的應(yīng)用中，要求電源的啟動電流為幾安.因此 要求選用高磁導(dǎo)率和低飽和磁感應(yīng)強度的磁性材料制成，有利于提高啟動電流 狀態(tài)下的功率輸出.同時能避免電流互感器在深度飽和狀態(tài)下溫度上升的過高。 另外在工藝上加強電流互感器匝間及匝與鐵芯間的絕緣，提高系統(tǒng)的安全性和 可靠性。
同時，母線電流在大到數(shù)十千安的狀態(tài)下，鐵芯要在盡可能小的電流下達 到飽和，進而抑制電源電流互感器的功率輸出，因此要根據(jù)以上原則選用飽和 磁感應(yīng)強度較4氐的鐵芯。
選擇磁導(dǎo)率高，^磁感應(yīng)度低的坡莫合金作為電流互感器的鐵芯。
高壓保護電路2:
高壓保護電路由防浪涌及限壓保護電路組成。
防浪涌及P艮壓保護電路如圖2所示，當出現(xiàn)大電壓或大電流沖擊時，壓敏電 阻M0V1將電壓限制在470V以內(nèi)，放電管GDT1進一步將電壓限制在90V以內(nèi)； 當出現(xiàn)較大電壓但小于470V時，放電管GDT1將電壓限制在90V以內(nèi)。電阻R1、 R2、 R3、 R4 4f^到平滑電流的作用，減少電壓波動，再經(jīng)it^個穩(wěn)壓管TVSl、 TVS2、 TVS3后將電壓穩(wěn)定在51V以內(nèi)，為全波整流提供穩(wěn)定平滑的電壓。 整,3:
采用 一般四端全波整流橋式電路。 能量泄放電路4:
能量泄放電路如圖3所示，當A點電壓小于33V時，穩(wěn)壓管Zl不動作，MOS
6管Q1斷開，電流12=11, 13=14-0，電流I1直接給穩(wěn)壓模塊輸入端的電容充電； 當A點電壓大于等于33V時，穩(wěn)壓管Zl動作且穩(wěn)壓管兩端的電壓穩(wěn)定在33V。
Ql的門樣電壓^=^—33，當^〈4V時，即A點電壓小于37V， M0S管Q1斷開，
電流12=11， 13=0，電流Il直接給穩(wěn)壓模塊輸入端的電容充電；當^^4V時， M0S管Ql導(dǎo)通，電流13大于0，電流12=11-13，起到分流作用，分流后的電流 12給穩(wěn)壓模塊輸入端的電容充電，使穩(wěn)壓模塊輸入端不過壓，從而保護了穩(wěn)壓
模塊。 穩(wěn)壓塊5:
選用了一種高效、高壓、降壓型穩(wěn)壓模塊LM2575，具有高轉(zhuǎn)換效率和寬輸 入范圍，高轉(zhuǎn)換效率有利于進一步降4氐啟動電流，寬的輸入范圍使電源可以工 作的一次電流范圍更大。 濾波電路6:
采用LOf氐通濾波加多級電容續(xù)能。 從高壓電纜獲取電能經(jīng)過上述裝置后，可以輸出所需的穩(wěn)定安全充足的直流電， 供高壓側(cè)有源設(shè)^M吏用。
權(quán)利要求1.一種從高壓電纜取電的裝置，其特征在于包括電流互感器(1)，高壓保護電路(2)，整流橋(3)，能量泄放電路(4)，穩(wěn)壓塊(5)，濾波電路(6)，電流互感器(1)套在高壓電纜上，高壓保護電路(2)連接在電流互感器(1)上，整流橋(3)連接在高壓保護電路(2)上，能量泄放電路(4)連接在整流橋(3)上，穩(wěn)壓塊(5)連接在能量泄放電路(4)上，濾波電路(6)連接在穩(wěn)壓塊(5)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種從高壓電B電的裝置，其特征在于所述高壓 保護電路(2)為防浪涌和限壓保護電路，其包括壓敏電阻、放電管、阻波電阻 和雙向穩(wěn)壓管。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種從高壓電纜取電的裝置，其特征在于能量泄放 電路(4)包^^、壓二極管、偏置電阻、肖特基二統(tǒng)管、MOS開關(guān)管和泄放電阻。
專利摘要本實用新型涉及一種直接從高壓電纜取電的裝置，通過電流互感器直接從高壓側(cè)一次母線電流獲取電能。該裝置包括電流互感器，高壓保護電路，整流橋，能量泄放電路，穩(wěn)壓塊和濾波電路。憑借在電流互感器和整流橋之間增加的高壓保護電路，大大降低了施加在整流橋上的感應(yīng)電壓并限制了電流互感器的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護后續(xù)電路的作用，成功地解決了高壓側(cè)有源電子設(shè)備的電源問題。
文檔編號H02H9/02GK201365196SQ20092006706
公開日2009年12月16日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者鵬 丁, 孔德武, 忻正榮, 軍 易 申請人:上?；蹡|電氣設(shè)備有限公司