一种带有可控功能的CT取电电路的制作方法

一种带有可控功能的ct取电电路
技术领域
[0001]
本实用新型涉及输电线路在线监测技术领域，特别是一种带有可控功能的 ct取电电路。


背景技术：

[0002]
近年来，国内外学者提出了大量对输电线路参数在线监测与故障诊断的方法，但电源的供给始终是没有解决的难题。因此，开发出性能良好的特种电源并将其应用于输电线路状态参数在线监测系统，具有重要的价值。
[0003]
目前应用最多的供电方式是太阳能供电，但此方式受气候条件影响较大，并且缺乏长期免维护能力。激光功能在电子互感器和有源型光学电流互感器上得到了应用，但此类电源也不适合在野外工作。最有发展前景的供电方式是从架空输电导线抽取电能，在导线上套装取能线圈，将导线能量转换到二次侧，实现隔离式供电，然而对于高压供电，常用的是变压器，但变压器的成本和造价太高，不能满足一般用户的需求。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的是提供一种带有可控功能的ct取电电路，旨在解决现有技术中输电线路在线监测系统电源供给存在维护性差以及成本高的问题，提高供电可靠性。
[0005]
为达到上述技术目的，本实用新型提供了一种带有可控功能的ct取电电路，所述电路包括：
[0006]
ct取电模块、整流滤波电路、储能电路、ct控制电路、超级电容充放电控制电路以及升压电路；
[0007]
所述ct取电模块连接整流滤波电路的输入端，整流滤波电路的输出端连接储能电路、超级电容充放电控制电路以及升压电路；
[0008]
所述储能电路连接ct控制电路，ct控制电路输出端连接至整流滤波电路。
[0009]
优选地，所述整流滤波电路具体为：
[0010]
con1引入的交流电，经过二极管d1、d2、d6、d7四个二极管组成的整流桥，变为单向脉动电压，在经过电容c1、c4滤波电容进行滤波。
[0011]
优选地，所述储能电路具体为：
[0012]
sc1和sc2为储能元件，选取引线式超级电容，由电阻r6、r11以及电容 c8组成测量电路，测量超级电容的电压，模拟信号adc_vsc接入单片机的ad部分。
[0013]
优选地，所述ct控制电路具体为：
[0014]
u2的a部分为该部分电路所用的比较器，从超级电容获取的电压，经过参数配置电阻r7、r13以及r16，获取所需的门限电压u
h1
和u
l1
，由r17、r19、q5、 r8、r10、r12、r14、u3组成控制电路，当超级电容电压低于u
l1
时，比较器输出高电平，q5、u3均处于关断状态，ct处于打开状态，此时通过ct控制电路正常取电，当超级电容电压高于u
h1
时，比较器输出低电平，q5、u3均处于导通状态，ct处于关断状态，ct停止取电操作。
[0015]
优选地，所述超级电容充放电控制电路具体为：
[0016]
u2的b部分是超级电容充放电控制电路所用的比较器，经过整流滤波电路获得的直流电压vin，从vin上获取的电压，经过参数配置电阻r9、r15以及 r18，获取所需的门限电压u
l2
以及u
h2
，由r1，r4，q1，q2，q3，q4，d4，l2组成控制电路，当vin低于u
l2
时，比较器cmpb输出高电平，q1导通，q4、q2、 q3均处于关断状态，超级电容不执行充电操作，当vin高于u
h2
时，比较器cmpb 输出低电平，q1关断，q4、q2、q3均处于导通状态，超级电容执行充电操作。
[0017]
优选地，所述升压电路具体为：
[0018]
u1为升压转换器，l1，r2，r3，r5，c6，c7构成升压转换器的外围电路， vin或者超级电容的放电电压作为升压转换器的输入，通过此部分电路，稳定输出3.6v电压。
[0019]
实用新型内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是实用新型所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
[0020]
与现有技术相比，本实用新型利用电磁感应原理获取电能，从架空输电导线抽取电能，经过电路上的处理，获取稳定电源，给后端设备供电。本实用新型能够在导线正常电流范围内提供稳定的电源输出，并且可在短路以及冲击电流下实现自我保护，实现长期低热耗稳定运行，克服了太阳能供电的不足之处，成为解决线上设备功能难题的绝佳选择。本电路长期运行稳定可靠、技术成熟，对输电线路电流变化具有很强的适应能力，具备短路及冲击电流自我保护，可为各类输电线路在线监测和监控设备提供可靠的电源。
附图说明
[0021]
图1为本实用新型实施例中所提供的一种带有可控功能的ct取电电路整体框图；
[0022]
图2为本实用新型实施例中所提供的一种带有可控功能的ct取电电路结构图。
具体实施方式
[0023]
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。
[0024]
下面结合附图对本实用新型所提供的一种带有可控功能的ct取电电路进行详细说明。
[0025]
如图1、2所示，本实用新型公开了一种带有可控功能的ct取电电路，所述电路包括：
[0026]
ct取电模块、整流滤波电路、储能电路、ct控制电路、超级电容充放电控制电路以及升压电路；
[0027]
所述ct取电模块连接整流滤波电路的输入端，整流滤波电路的输出端连接储能电路、超级电容充放电控制电路以及升压电路；
[0028]
所述储能电路连接ct控制电路，ct控制电路输出端连接至整流滤波电路。
[0029]
所述ct取电模块为安装在电力线路上获取电能的装置，从导线负荷电流产生的磁场感应取电，电源的隔离变换主要依靠电磁感应原理进行，其能量变换的前提是一次侧，即输电导线，具有足够的交流电流传输，而且无论导线电流怎么波动，电源输出均保持稳定。ct取电模块从电力线路上取电，接入con1上。
[0030]
所述整流滤波电路包括整流电路和滤波电路，整流电路利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压，在交流电源的作用下，整流二极管周期性的导通和截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周，二极管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同，在电源的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。滤波电路尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。在整流电路和滤波电路的配合下，得到波形平直的直流电。con1引入的交流电，经过二极管d1、d2、d6、d7四个二极管组成的整流桥，变为单向脉动电压，在经过电容c1、c4滤波电容进行滤波，获取所需的直流电。
[0031]
所述储能电路采用超级电容作为储能元件。超级电容介于传统物理电容器和电池之间的一种较佳的储能元件，其巨大优越性表现在：1.功率密度高，超级电容的内阻很小，而且在电极/溶液界面和电极材料本体内均能实现电荷的快速存储和释放；2.充放电循环寿命长，超级电容器在充放电过程中没有发生电化学反应，其循环寿命可达万次以上；3.充电时间短，完全充电只需数分钟；4. 储存寿命长；5.可靠性高，超级电容器工作中没有运动部件，维护工作少；6. 环境温度对正常使用影响不大；7.可以任意并联使用，增加电容量。sc1和sc2 为储能元件，选取引线式超级电容，由电阻r6、r11以及电容c8组成测量电路，用于测量超级电容的电压，将模拟信号adc_vsc接入单片机的ad部分，可即时获取超级电容的电压，便于控制操作。
[0032]
所述ct控制电路根据超级电容充放电电压来控制ct的开断，通过比较器设置两个门限电压u
h1
和u
l1
，当超级电容的电压低于u
l1
时，通过ct控制电路使得ct保持打开状态，可以进行取电操作，当超级电容的电压高于u
h1
时，通过 ct控制电路使得ct保持关断状态，停止ct取电操作。由于ct取电采用电磁感应的原理，取电时周围磁场有变化，容易对设备造成干扰，加入本部分控制电路，可以在需要的时候打开ct，不需要的时候关断ct，有效规避了上述干扰问题。u2的a部分为该部分电路所用的比较器，简称cmpa，从超级电容获取的电压，经过参数配置电阻r7、r13以及r16，获取所需的门限电压u
h1
和u
l1
，由r17、 r19、q5、r8、r10、r12、r14、u3组成了控制电路，当超级电容电压低于u
l1
时，比较器cmpa输出高电平，q5、u3均处于关断状态，ct处于打开状态，此时通过ct控制电路正常取电，当超级电容电压高于u
h1
时，比较器cmpa输出低电平，q5、u3均处于导通状态，ct处于关断状态，ct停止取电操作。此外由 r20、r21以及q6组成的控制电路，可接受来自单片机的控制信号ctr_sc来干预ct的打开和关断，便于测试。
[0033]
所述超级电容充放电控制电路实现对超级电容的充放电进行控制。ct取电模块从电力线路上获取的电能一部分要给后端的升压电路，满足设备的供电需求，另一部分需要用来给超级电容充电，因此要设置一个门限电压u
l2
，电压不能低于u
l2
，当低于该电压时，取来的电能过多用来给超级电容储能，影响后端设备取电；且还要设置一个门限电压u
h2
，该电压要高于超级电容充满电的电压，当超级电容充满后，不再执行充电操作。该部分电路通过比较器来设置上述两个门限电压u
l2
以及u
h2
，当电压低于u
l2
时，可对超级电容执行充电操
作，当电压高于u
h2
时，停止对超级电容的充电操作。u2的b部分是超级电容充放电控制电路所用的比较器，简称cmpb，经过整流滤波电路获得的直流电压vin，从vin 上获取的电压，经过参数配置电阻r9、r15以及r18，获取所需的门限电压u
l2
以及u
h2
，由r1，r4，q1，q2，q3，q4，d4，l2组成控制电路，当vin低于u
l2
时，比较器cmpb输出高电平，q1导通，q4、q2、q3均处于关断状态，超级电容不执行充电操作，当vin高于u
h2
时，比较器cmpb输出低电平，q1关断，q4、 q2、q3均处于导通状态，超级电容执行充电操作。
[0034]
所述升压电路用于在导线正常电流范围内提供稳定的电源输出，通过采用超低输入电压的升压转换器来实现，该转换器能够实现输入电压在一个较低的水平仍能保持稳定的电压和电流输出，在重负载条件下以2mhz开关频率工作，在轻负载条件下仅消耗十几ua的静态电流。在关断期间，负载与输入完全断开，从而在整个负载电流范围内保持高效率。u1为升压转换器，l1，r2，r3，r5， c6，c7构成升压转换器的外围电路，vin或者超级电容的放电电压作为升压转换器的输入，通过此部分电路，稳定输出3.6v电压，供后端设备使用。
[0035]
本实用新型利用电磁感应原理获取电能，从架空输电导线抽取电能，经过电路上的处理，获取稳定电源，给后端设备供电。本实用新型能够在导线正常电流范围内提供稳定的电源输出，并且可在短路以及冲击电流下实现自我保护，实现长期低热耗稳定运行，克服了太阳能供电的不足之处，成为解决线上设备功能难题的绝佳选择。本电路长期运行稳定可靠、技术成熟，对输电线路电流变化具有很强的适应能力，具备短路及冲击电流自我保护，可为各类输电线路在线监测和监控设备提供可靠的电源。
[0036]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。