一種高壓線纜電子設(shè)備供電電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種高壓線纜電子設(shè)備供電電源，包括取能線圈、沖擊保護電路、整流電路、LC濾波電路、穩(wěn)壓電路、電流傳感器、電流比較綜合指令單元、常閉觸點繼電器J1、雙觸點繼電器J2兩個繼電器；沖擊保護電路包括雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS；LC濾波電路包括電感L和電容C1；穩(wěn)壓電路包括線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083、調(diào)壓電阻R1、R2和穩(wěn)壓電容C2。本實用新型提出利用鋰電池作為高壓線纜電子設(shè)備的后備供電電源，解決了電纜電流短時過小、電纜線路空載時供電電源的可靠性問題和電纜電流短時過大情況下供電電源電路的安全性問題。
【專利說明】
一種高壓線纜電子設(shè)備供電電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及高壓線纜電子設(shè)備供電電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及采用一種鋰電池后備供電技術(shù)的高壓線纜電子設(shè)備供電電源。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國的城市電網(wǎng)中，供電方式環(huán)網(wǎng)化，輸配電網(wǎng)絡(luò)電纜化，城市中的1kV(或者更高電壓等級)輸電線路一般為地下敷設(shè)的電纜輸電線路，城市中高壓供電電纜大約每300米就存在一處電纜接頭。電纜接頭在大電流運行狀態(tài)下由于接觸電阻的存在而引起過熱，接觸點過熱有可能使接觸點出現(xiàn)進一步的接觸不良，從而引起供電系統(tǒng)的故障，導致運行事故，造成大的經(jīng)濟損失，嚴重的甚至造成供電系統(tǒng)大范圍停電。目前，研究電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)成為防止電纜接頭過熱導致運行事故的主要技術(shù)手段。但在電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)中為了滿足電子設(shè)備電氣隔離的安全要求，電子設(shè)備的工作電源不能由二次電源經(jīng)降壓、整流、濾波后提供，不能用導線直接從低壓側(cè)供給，電源供給成為制約這類電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。
[0003]目前，一些高壓側(cè)電子設(shè)備采用激光或其他光源從低電位側(cè)通過光纖將光能量傳送到高電位側(cè)，再由光電轉(zhuǎn)換器件(光電池)將光能量轉(zhuǎn)換為電能量，經(jīng)過DC — DC變換后提供穩(wěn)定的電源輸出。激光供能的優(yōu)點是電源能量供給穩(wěn)定，擺脫了高壓高壓電纜電流大小和電壓高低的影響。其缺點主要是目前國內(nèi)光電技術(shù)還不是十分成熟，國外購買光電器件的造價又比較高。采用電磁感應(yīng)原理的供電電源是通過取能線圈，利用電磁感應(yīng)原理，由鐵磁式互感器從高壓母線上感應(yīng)得到交流電能，然后經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定的直流電壓。電磁感應(yīng)原理的供電電源結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、安裝方便。但在電纜運行過程中，有時會存在電纜電流短時過小、電纜線路空載、電纜電流短時過大的情況，此時電磁感應(yīng)取能線圈的供電方式會產(chǎn)生短時取能功率不足，從而導致供電電源不能正常工作，或者短時取能功率過大，從而導致影響供電電源的電路安全。采用初始磁導率較低的補償線圈和取能線圈進行同銘端反接，可以實現(xiàn)取能功率過大情形下感應(yīng)電動勢的相互抵消，從而輸出平穩(wěn)的電壓。但補償線圈和取能線圈的參數(shù)配合和結(jié)構(gòu)較為復雜，并且不能解決取能線圈短時功率不足的問題，從而導致可靠性降低。鋰電池具有能量密度高，高低溫適應(yīng)性強，使用壽命長的優(yōu)點，采用鋰電池作為電纜電流短時過小、電纜線路空載、電纜電流短時過大情況下的電子設(shè)備供電電源，很好地解決了取能線圈短時功率不足和功率過大導致的供電電源可靠性和安全性問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型提出利用鋰電池作為高壓線纜電子設(shè)備的后備供電電源，解決了電纜電流短時過小、電纜線路空載時供電電源的可靠性問題和電纜電流短時過大情況下供電電源電路的安全性問題。
[0005]本實用新型采用如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種高壓線纜電子設(shè)備供電電源，包括取能線圈、沖擊保護電路、整流電路、LC濾波電路、穩(wěn)壓電路、電流傳感器、電流比較綜合指令單元、常閉觸點繼電器Jl、雙觸點繼電器J2兩個繼電器；
[0007]沖擊保護電路包括雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS;LC濾波電路包括電感L和電容Cl;穩(wěn)壓電路包括線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083、調(diào)壓電阻RhR2和穩(wěn)壓電容C2;
[0008]取能線圈出線端與雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS和繼電器Jl串聯(lián)，雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS并聯(lián)橋式整流電路，橋式整流電路與LC濾波電路串聯(lián)，電容Cl并聯(lián)穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路中線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083和穩(wěn)壓電容C2串聯(lián)，調(diào)壓電阻R1、R2串聯(lián)后再和穩(wěn)壓電容C2并聯(lián)，線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083調(diào)節(jié)端ADJ接在R^R2之間進行調(diào)壓，穩(wěn)壓電容C2串聯(lián)二極管D5后與電子設(shè)備并聯(lián)，電子設(shè)備(指的是供電電源供電的用電電子設(shè)備)與充電器、繼電器開關(guān)K1、鋰電池E串聯(lián)，繼電器開關(guān)Kl與充電器串聯(lián)后與繼電器開關(guān)K2并聯(lián)；
[0009]電流傳感器檢測取能線圈的輸出電流，并將電流信號送入電流比較綜合指令單元，電流比較綜合指令單元控制常閉觸點繼電器J1、雙觸點繼電器J2兩個繼電器，常閉觸點繼電器Jl的常閉觸點與雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS串聯(lián)，雙觸點繼電器J2的動觸點與繼電器開關(guān)KI或者繼電器開關(guān)K2連接。
[0010]所述的整流電路為橋式整流電路，包括01、02、03、04四個二極管器件。
[0011]本實用新型在電纜電流短時過小、電纜線路空載和電纜電流短時過大時將鋰電池投入作為高壓線纜電子設(shè)備的供電電源，并在電纜電流大小在正常范圍內(nèi)時，由取能線圈通過設(shè)計的沖擊保護電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路產(chǎn)生5V電壓對電子設(shè)備進行供電，同時通過充電器對鋰電池進行充電儲能。本實用新型能進一步提高高壓線纜電子設(shè)備供電電源的可靠性和安全性。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型實施例的取能線圈安裝示意圖及其等效原理圖；
[0013]圖2是本實用新型采用鋰電池后備供電的高壓線纜電子設(shè)備供電電源電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明。
[0015]附圖1是本實用新型實施例的取能線圈安裝示意圖和等效原理圖，一次側(cè)由50Hz的電纜電流控制，N^N2分別表示一次側(cè)線圈、二次側(cè)取能線圈的繞組匝數(shù)，一次側(cè)只由一根電纜組成，此處N1 = I。當一次繞組流過電纜電流^時，電流^產(chǎn)生交變磁動勢I1N1、感應(yīng)電勢ei，并在二次側(cè)與取能線圈之間建立交變磁通，當交變磁通穿過取能線圈鐵心線IM時，在取能線圈中感應(yīng)出電勢62。在62的作用下二次側(cè)取能線圈就有電流i2流過，Zl為二次側(cè)取能線圈等效負載，A、B為取能線圈空載電壓的兩輸出端點。
[0016]附圖2是采用鋰電池后備供電的高壓線纜電子設(shè)備供電電源電路原理圖。取能線圈出線端與雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS和繼電器Jl串聯(lián)，雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS并聯(lián)橋式整流電路，橋式整流電路由Dl、D2、D3、D4四個二極管器件組成，橋式整流電路和LC濾波電路串聯(lián)，LC濾波電路由電感L和電容Cl構(gòu)成，電容Cl并聯(lián)穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路中線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083和穩(wěn)壓電容C2串聯(lián)，調(diào)壓電阻R^R2串聯(lián)后再和穩(wěn)壓電容C2并聯(lián)，線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083調(diào)節(jié)端AD J接在R^R2之間進行調(diào)壓。穩(wěn)壓電容C2串聯(lián)二極管D5后與電子設(shè)備并聯(lián)，電子設(shè)備與充電器、繼電器開關(guān)K1、鋰電池E串聯(lián)，繼電器開關(guān)Kl與充電器串聯(lián)后與繼電器開關(guān)K2并聯(lián)。
[0017]A、B為取能線圈空載電壓的兩輸出端點，i2為取能線圈輸出電流。電流傳感器檢測取能線圈的輸出電流i2，并將電流信號送入電流比較綜合指令單元。電流比較綜合指令單元由電壓比較器芯片LM339構(gòu)成，實現(xiàn)雙限信號比較器的功能。電流比較綜合指令單元控制常閉觸點繼電器J1、雙觸點繼電器J2兩個繼電器，并在電流比較綜合指令單元內(nèi)設(shè)置取能線圈功率不足下的電流限值Imin和取能過大下的電流限值Imax。在電流比較綜合指令單元內(nèi)進行邏輯判斷，當滿足Imin<i2<Imax時，取能線圈功率大小滿足供電電源安全穩(wěn)定運行條件，電流比較綜合指令單元控制常閉繼電器Jl閉合，雙觸點繼電器J2的動觸點和充電器支路的靜觸點Kl相連。此時取能線圈通過沖擊保護電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路產(chǎn)生5V電壓對電子設(shè)備進行供電，同時5V供電電源通過充電器對鋰電池E進行充電儲能。沖擊保護電路由雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS組成，當取能線圈承受高能量的瞬時過壓脈沖時，其工作阻抗能立即降至很低的導通值，允許大電流通過，并將電壓箝制到預定水平，從而有效地保護后面的并聯(lián)線路和器件。整流電路設(shè)計為橋式整流電路，由D1、D2、D3、D4四個二極管器件組成，具有輸出直流電壓高，紋波電壓小，二極管所受的最大反向電壓較低的優(yōu)點。電感L和電容CI構(gòu)成LC濾波電路，對整流電路的輸出電壓紋波進一步濾除。穩(wěn)壓電路由線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083、調(diào)壓電阻仏、1?2和穩(wěn)壓電容C2組成。經(jīng)過LC濾波后的直流電壓會因電纜電流的變化而發(fā)生改變，采用線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083控制電源的輸出電壓，輸出電壓大小為1.25乂(1+1?2/1?1)，根據(jù)實際輸出功率選擇合適的調(diào)壓電阻1?1、1?2可以得到穩(wěn)定的5￥直流電壓，電容C2起到旁路瞬變電流和穩(wěn)壓的作用。當滿Mi2<Imin時，取能線圈功率不足供電電源不能穩(wěn)定運行，或滿足i2>Imax時，取能線圈功率過大影響電源電路安全，此時電流比較綜合指令單元控制雙觸點繼電器J2的動觸點和靜觸點K2相連，采用鋰電池E對電子設(shè)備進行供電，然后控制常閉繼電器Jl斷開，確保了電源電路元器件的安全，二極管D5防止鋰電池對穩(wěn)壓電路反向放電。
[0018]本實用新型采用了鋰電池作為高壓線纜電子設(shè)備的后備供電電源，解決了采用電磁感應(yīng)原理的取能線圈短時取能功率不足和功率過大，以及采用補償線圈和取能線圈同銘端反接電路結(jié)構(gòu)參數(shù)復雜的問題。在電纜電流短時過小、電纜線路空載和電纜電流短時過大下啟用鋰電池進行供電，提高了供電電源的可靠性和安全性。在電纜電流大小在正常范圍內(nèi)時，由取能線圈通過沖擊保護電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路產(chǎn)生5V電壓對電子設(shè)備進行供電，同時通過充電器對鋰電池進行充電儲能。整個高壓線纜電子設(shè)備供電電源電路結(jié)構(gòu)簡單，具有極大的工程實用前景和意義。
[0019]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高壓線纜電子設(shè)備供電電源，其特征在于:包括取能線圈、沖擊保護電路、整流電路、LC濾波電路、穩(wěn)壓電路、電流傳感器、電流比較綜合指令單元、常閉觸點繼電器J1、雙觸點繼電器J2兩個繼電器； 沖擊保護電路包括雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS; LC濾波電路包括電感L和電容Cl;穩(wěn)壓電路包括線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083、調(diào)壓電阻R^R2和穩(wěn)壓電容C2; 取能線圈出線端與雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS和繼電器Jl串聯(lián)，雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS并聯(lián)橋式整流電路，橋式整流電路與LC濾波電路串聯(lián)，電容Cl并聯(lián)穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路中線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083和穩(wěn)壓電容C2串聯(lián)，調(diào)壓電阻R^R2串聯(lián)后再和穩(wěn)壓電容C2并聯(lián)，線性穩(wěn)壓集成芯片LT1083調(diào)節(jié)端ADJ接在R^R2之間進行調(diào)壓，穩(wěn)壓電容C2串聯(lián)二極管D5后與電子設(shè)備并聯(lián)，電子設(shè)備與充電器、繼電器開關(guān)Kl、鋰電池E串聯(lián)，繼電器開關(guān)Kl與充電器串聯(lián)后與繼電器開關(guān)K2并聯(lián)； 電流傳感器檢測取能線圈的輸出電流，并將電流信號送入電流比較綜合指令單元，電流比較綜合指令單元控制常閉觸點繼電器J1、雙觸點繼電器J2兩個繼電器，常閉觸點繼電器JI的常閉觸點與雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管T V S串聯(lián)，雙觸點繼電器J 2的動觸點與繼電器開關(guān)KI或者繼電器開關(guān)K2連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓線纜電子設(shè)備供電電源，其特征在于:所述的整流電路為橋式整流電路，包括01、02、03、04四個二極管器件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓線纜電子設(shè)備供電電源，其特征在于:所述電流比較綜合指令單元由電壓比較器芯片LM339實現(xiàn)。
【文檔編號】H02H9/04GK205489793SQ201620256341
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】劉鳳龍, 汪鋒, 雷榮志, 王庭喜
【申請人】國網(wǎng)江西省電力公司鷹潭供電分公司, 國家電網(wǎng)公司, 武漢恒源電氣有限公司