技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于架空型故障指示定位終端的取能電路，配電網(wǎng)自動化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

架空型故障指示定位終端是一種安裝在架空配電線路上，用于檢測和定位架空線路接地和短路故障點的裝置。線路發(fā)生故障后，巡線工作人員根據(jù)故障指示定位終端發(fā)出的報警顯示信息，迅速確定故障區(qū)段并查出故障點，具有通信功能的故障指示定位終端還可實時的檢測線路的運行狀態(tài)和故障發(fā)生的地點，并將故障信息傳送至配電網(wǎng)運行管理中心，運行人員據(jù)此及時有效地做出處理，大大提高了供電可靠性和用戶的滿意度。

隨著技術(shù)的進步，架空型故障指示定位終端從最初的只能就地判斷和顯示線路短路故障的模擬故障指示器，已經(jīng)發(fā)展到了具有遙信，遙測和遙調(diào)功能的“三遙”型數(shù)字化智能故障指示器定位終端，其功能也越來越完善，包括線路電流實時監(jiān)測，線路電場測量，線路溫度測量，遠程參數(shù)配置，接地和短路故障判斷和信息遠傳等。越來越多的功能也造成終端的功耗的增加。為了應(yīng)對此問題，各大廠商一方面通過軟硬件技術(shù)降低終端的功耗，另一方面尋求方便可靠的取電方法。

目前架空配電線路中安裝有專門的架空型故障指示定位終端，為配合此種系統(tǒng)的絕緣特性，終端未與系統(tǒng)設(shè)備電氣連接，也不用光纖進行連接，而是采用無線通信技術(shù)傳遞運行信息，此種系統(tǒng)無法提供不間斷的市電電源。傳統(tǒng)的故障指示定位終端的供電多采用不可充電的鋰電池作為終端的能量來源，一旦鋰電池電量耗盡或因環(huán)境因素損壞，則終端的生命周期即結(jié)束。隨著故障定位終端的功能越來越完善，功耗也越來越高，可靠性要求也越來越高。供電的穩(wěn)定性和可靠性越來越重要。某些廠家通過在故障指示定位終端的卡線結(jié)構(gòu)上增加一組取能線圈，在運行過程中通過電磁感應(yīng)吸收線路中的部分電能供應(yīng)自身的電路系統(tǒng)消耗，這種方法造成終端體積、重量和成本的增加。利用在卡線結(jié)構(gòu)上增加取能繞組從架空線路取電的方法還具有受線路負荷影響的缺陷，當線路負荷過低時，由于CT感應(yīng)的電壓不夠，取能回路無法啟動，線路負荷過大時，二次側(cè)感應(yīng)能量過大，可能損壞取能電路。由于取能繞組的分流作用，在一定程度上取能還會影響電流測量的精度。也有廠家采用太陽能取電方式為架空故障指示定位終端供電，太陽能取電電路采用了專用的取能芯片，成本較高。太陽能取電的方法受天氣影響較大，遇到連續(xù)的陰雨天氣則太陽能取電回路無法工作。為了保證架空型故障指示定位終端長期可靠穩(wěn)定工作，需要一種可靠，方便，受環(huán)境影響小的取能電路。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種適用于架空型故障指示定位終端的取能電路。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種適用于架空型故障指示定位終端的取能電路，包括太陽能取電電路、CT取電電路、LDO、電池、模擬開關(guān)和電源監(jiān)視芯片；

所述太陽能取電電路的輸出端通過第一低壓降二極管與LDO的輸入端連接，所述CT取電電路的輸出端通過第二低壓降二極管與LDO的輸入端連接，所述LDO的輸出端與模擬開關(guān)的一個輸入端連接，所述電池的輸出端與模擬開關(guān)的另一個輸入端連接，所述模擬開關(guān)的輸出作為架空型故障指示定位終端的工作電源，所述電源監(jiān)視芯片的輸入端與LDO的輸出端連接，所述電源監(jiān)視芯片的輸出端與模擬開關(guān)的控制輸入端連接。

所述CT取電電路包括依次連接的取電CT、切換控制電路、整流濾波電路和穩(wěn)壓防護電路。

所述取電CT與架空型故障指示定位終端的測量CT分時復用同一個繞組。

所述太陽能取電電路包括太陽能電池板、第三低壓降二極管、超級電容和升壓電路；

所述太陽能電池板、第三低壓降二極管和升壓電路依次連接，所述超級電容的一端與第三低壓降二極管的輸出端連接，所述超級電容的另一端接地。

本發(fā)明所達到的有益效果：1、本發(fā)明同時利用CT取電，太陽能取電，電池供電三種優(yōu)勢互補供電方法有機結(jié)合，保證在各種環(huán)境條件下終端供電可靠性；2、太陽能取電電路結(jié)構(gòu)簡單，自耗電小，太陽能板通過第三低壓降二極管直接對超級電容充電，充電速度快，太陽能取電效率高；3、取電CT與測量CT分時復用同一個繞組，可以減小體積，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，同時能避免取電對測量精度帶來影響；4、根據(jù)一次負荷大小，控制取電和采樣的分時復用占空比，保證一次小負荷時取電電路能取到足夠能量，一次大負荷時取能電路不被過多能量損壞；5、CT取電與太陽能取電相結(jié)合作為主電源，電池作為備用電源，能最大限度地減小環(huán)境對取能的影響，減少電池電量消耗，延長產(chǎn)品使用壽命；6、三種電源無需CPU控制能夠?qū)崿F(xiàn)自動無縫切換，保證故障指示定位終端長期不間斷運行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路框圖。

圖2為CT取電電路的具體電路圖。

圖3為太陽能取電電路的具體電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種適用于架空型故障指示定位終端的取能電路，包括太陽能取電電路、CT取電電路、LDO、電池、模擬開關(guān)和電源監(jiān)視芯片。

太陽能取電電路的輸出端通過第一低壓降二極管D6與LDO的輸入端連接，CT取電電路的輸出端通過第二低壓降二極管D4與LDO的輸入端連接，LDO的輸出端與模擬開關(guān)的一個輸入端連接，電池的輸出端與模擬開關(guān)的另一個輸入端連接，模擬開關(guān)的輸出作為架空型故障指示定位終端的工作電源，電源監(jiān)視芯片的輸入端與LDO的輸出端連接，電源監(jiān)視芯片的輸出端與模擬開關(guān)的控制輸入端連接。

CT取電電路包括依次連接的取電CT、切換控制電路、整流濾波電路和穩(wěn)壓防護電路。具體電路如圖2所示，取電CT（即圖中的CT）兩端并接有壓敏電阻S1和高頻差模電容C1，壓敏電阻S1和高頻差模電容C1吸收浪涌電流和高頻干擾，作為第一級防護，經(jīng)過第一級防護的取電CT一端接入全波整流橋D1的一個交流輸入端，另一端串聯(lián)一個采樣電阻R1后接入全波整流橋D1的另一交流輸入端，全波整流橋D1的兩個交流輸入端分別通過兩個MOS管Q2、Q3（采用大電流低壓降N溝道MOS管）接地，通過CPU產(chǎn)生控制信號，切換取電和采樣分時進行；即當控制信號SWAP為高電平時，兩個MOS管均導通，將全波整流橋D1短接，此時取電電路不工作，采樣電阻R1的一端接地，取電CT二次電流完全通過采樣電阻R1，在采樣電阻R1的非接地端產(chǎn)生一個正弦交流電壓信號I_mesure，作為電流的采樣信號；當控制信號SWAP為低電平時，兩個MOS管截止，取電CT電流經(jīng)過全波整流橋D1被轉(zhuǎn)換為變化的直流電壓，經(jīng)過濾波電路轉(zhuǎn)換為較穩(wěn)定的直流電壓。濾波電路由電感L1、電容C2和電容C3構(gòu)成。在全波整流橋D1和濾波電路之間加入第二級防護TVS管D2，起到限制浪涌電壓，保護后級電路的作用。整流濾波電路輸出的直流電壓輸入穩(wěn)壓防護電路，作為第三級防護。穩(wěn)壓防護電路由無源器件構(gòu)成，包括限流電阻R2，穩(wěn)壓管D3和三級管Q1構(gòu)成，限流電阻R2用于控制流過三級管Q1的基極電流，根據(jù)三級管Q1的電流放大特性，控制流過三級管Q1集電極的電流，穩(wěn)壓管D3用于將整流過的直流電壓幅值限制在允許的范圍內(nèi)，CT取電電路輸出一定范圍的直流電壓Vct。

上述取電CT與架空型故障指示定位終端的測量CT分時復用同一個繞組，可以減小體積，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，通過選擇合適的繞組匝數(shù)，在滿足電流測量的精度和線性度的條件下，通過增加匝數(shù)，從而增大二次輸出電壓，減小取電電路所需要的一次啟動電流，保證一次小負荷電流時取能電路也能工作，通過CPU產(chǎn)生控制信號，控制兩個MOS管的通斷，切換取電和采樣分時進行，測量時不取電，保證測量精度不受取能的影響；當一次負荷過大時，可以通過控制切換的占空比，減少取電占比時間，從而保護取電電路不被過多的能量損壞。

太陽能取電電路包括太陽能電池板、第三低壓降二極管D5、超級電容SCAP1和升壓電路；太陽能電池板、第三低壓降二極管D5和升壓電路依次連接，超級電容SCAP1的一端與第三低壓降二極管D5的輸出端連接，超級電容SCAP1的另一端接地。太陽能取電電路結(jié)構(gòu)簡單，自耗電小，太陽能板通過第三低壓降二極管D5直接對超級電容SCAP1充電，充電速度快，太陽能取電效率高。具體電路如圖3所示，太陽能電池板可以根據(jù)功率需要選擇一塊或多塊串并聯(lián)，太陽能電池板經(jīng)過第三低壓降二極管D5給超級電容SCAP1充電儲能，升壓電路將超級電容SCAP1的電壓升高為穩(wěn)定的直流電壓Vsolar。升壓電路由升壓芯片U1和外圍電阻R3、R4和電容C5、C6、C7組成。

CT取電電路和太陽能取電電路通過低壓降二極管并聯(lián)實現(xiàn)自動無縫切換，電壓高者優(yōu)先供電；即當太陽能取電的能量較高，而CT取電由于負荷較小輸出電壓較低時，太陽能優(yōu)先供電；當一次負荷較大，CT取電輸出電壓較高，太陽能取電較低時， CT取電優(yōu)先供電，這樣實現(xiàn)CT取電和太陽能取電的自動無縫切換，該方法結(jié)構(gòu)簡單，切換速度快。

CT取電與太陽能取電相結(jié)合作為主電源，電池作為備用電源，主電源與備用電源接入模擬開關(guān)的兩個輸入端，模擬開關(guān)的輸出作為工作電源。默認情況下模擬開關(guān)選擇主電源輸出，通過電壓監(jiān)視芯片監(jiān)視主電源的電壓，當主電源的電壓低于電壓監(jiān)視芯片的閾值時，電壓監(jiān)視芯片產(chǎn)生低電平復位信號控制模擬開關(guān)選擇備用電源供電，能最大限度地減小環(huán)境對取能的影響，減少電池電量消耗，延長產(chǎn)品使用壽命。

上述電路同時利用CT取電，太陽能取電，電池供電三種優(yōu)勢互補供電方法有機結(jié)合，保證在各種環(huán)境條件下終端供電可靠性，三種電源無需CPU控制能夠?qū)崿F(xiàn)自動無縫切換，保證故障指示定位終端長期不間斷運行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。