一种基于电容分压的高压取电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电源技术领域，更具体地说，是涉及一种能够从高压侧取电作为动力电源的基于电容分压技术的高压取电装置。
【背景技术】
[0002]常见的高压取电方法有电流互感器取电、电压互感器取电。电流互感器取电需要在互感器二次侧串联阻抗才能获取电压和电能，阻抗上的电压与一次电流成正比，因此基于电流互感器取电技术的电源不容易实现稳压。电压互感器主要有电磁式电压互感器和电容电压互感器，电磁式电压互感器体积大，安装不方便，而且成本高。电容电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成，是由串联电容器抽取电压，再经变压器变压作为计量、继电保护等的电压源，取电电路会对电容分压比产生影响，影响测量的精确度，且带载能力有限，取电能力受限制。此外，传统的电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振，因而需要用阻尼装置抑制谐振，为了提高带载能力，降低继电器等负载对测量的影响，中压变压器输入端还需要串补偿电抗器，增加了互感器的复杂程度。
[0003]智能电网建立在集成的、高速的双向通信网络基础之上，其运行需要实时监测电力系统的运行状态，包括各种电力设备的运行状况，然后反馈给控制系统，控制系统做出分析后发出指令以实现智能运行。智能电器作为智能电网的一部分，其运行状态的反馈以及控制电路都需要电源驱动，电源电压小到几伏，大到几十伏，不能直接利用高压交流电。正如前文所述，电器设备的控制和通信所需电能若通过互感器二次绕组取电，则由于互感器带载能力有限，负载变化对测量精度产生很大影响，并且电网停电时无法进行取电。若以蓄电池作为储能装置，将取得的电能存储到蓄电池，作为断电时驱动通信和控制电路电压源，则由于蓄电池容量小，长期浮充会大大缩短蓄电池的使用寿命。此外，对于某些开关电器需要电机带动操动机构来完成分合闸，显然一般的互感器是无法满足电机启动时的负载要求。
[0004]本发明克服传统取电方式的不足，通过电容分压从高压母线取电，并将电能存储到超级电容中，不仅能为通信、检测、保护和控制电路提供电源，同时也可以作为电机的动力电源，大大提高了带载能力。本发明综合考虑各方面因素，设计了一种电容分压取电装置，通过电容和变压器串联配合来实现高压取电功能，将取得的电能存储到超级电容器组中，再由超级电容器组为负载供电，这样的取电方式不会影响测量回路，取电功率大，铁磁谐振小，安全可靠，且超级电容器组充放电速度快，带载能力强，寿命长。不仅可以在相对地之间取电，还可以在相间取电，为高压侧设备供电。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种可为通信、控制、继电保护以及电机等电路系统供电的电源装置，为实现上述目的，本发明采取的解决方案如图1所示。
[0006]本发明的技术方案:
[0007]一种基于电容分压的高压取电装置，提出了一种独立的高压取电装置，将取电和测量分开，不用考虑超级电容充电对测量的影响，既保证了测量精度又保证了电容充电速度。包括高压取电电容1、氧化锌避雷器2、变压器3、分压电容4、匹配电抗器5、交直流转换电源模块6、超级电容器组7负载8和高电压；取电回路中，高压取电电容I的一端连接高电压一侧9，另一端连接氧化锌避雷器2—端；氧化锌避雷器2的另一端连接高电压另一侧10 ;变压器3的一次侧绕组与氧化锌避雷器2并联，变压器3的二次侧绕组与分压电容4并联；匹配电抗器5 —端连接分压电容4的一端，另一端连接交直流转换电源模块6的输入侧电源引脚；交直流转换电源模块6的输入侧地引脚连接分压电容4的另一端，交直流转换电源模块6的输出侧与超级电容器组7并联；超级电容器组7的两端作为取电回路的输出与负载8相连。
[0008]本发明的效果是，将分压电容4和匹配电抗器5放置在变压器3的二次绕组侧，降低了传统电容分压取电回路中对分压电容4和匹配电抗器5的耐压等级要求，减小了取电装置的体积，提高了安全性；使用超级电容器组，提高了储能系统的充放电速度和带载能力，提高了储能系统寿命；即可以接在相间也可以接在相地之间取电给高压侧或低压侧的等电位设备供电。
【附图说明】
[0009]图1为本发明电路连接示意图。
[0010]图2为本发明的一种线电压取电示意图。
[0011]图3为本发明与断路器配合示意图。
[0012]图中:1高压取电电容；2氧化锌避雷器；3变压器；4分压电容；
[0013]5匹配电抗器；6交直流转换电源模块；7超级电容器组；8负载；
[0014]9高电压的一侧和10高电压的另一侧；11高压母线；12电网地电位；
[0015]13断路器；14断路器电机。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0017]图2是本发明的一个应用电路，通过从线电压取电来给位于地电位的负载提供电源。下面结合附图及技术方案进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0018]所述取电装置依次由高压取电电容1、氧化锌避雷器2、变压器3、分压电容4、匹配电抗器5、交直流转换电源模块6、超级电容器组7连接按照图2连接而成，取电装置与大地等电位。电流由母线11经高压取电电容I流经变压器3的一次绕组，流入地电位12 ;变压器3的一次侧电压由二次侧的分压电容4和匹配电抗器5及负载8决定，氧化锌避雷器2起到过压保护作用；变压器3的二次绕组输出交流电，经过匹配电抗器流入交直流转换电源模块6，将交流电转换成电压稳定的直流电；直流转换电源模块6输出的直流电流入超级电容器组进行充电。
[0019]本发明的实施例是1kV真空断路器取电系统，电源包括两路高压取电装置，分别安装在1kV真空断路器两侧，如图3所示。其中高压取电电容I为5nF/10kV的高压陶瓷电容；变压器3为2000V/27V，10ff ;交直流转换电源模块6为交流27V转直流24V ;超级电容器组容量30F，额定电压为24V。
[0020]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于电容分压的高压取电装置，其特征在于，该基于电容分压的高压取电装置包括高压取电电容、氧化锌避雷器、变压器、分压电容、匹配电抗器、交直流转换电源模块、超级电容器组负载和高电压；取电回路中，高压取电电容的一端连接高电压一侧，另一端连接氧化锌避雷器一端；氧化锌避雷器的另一端连接高电压另一侧；变压器的一次侧绕组与氧化锌避雷器并联，变压器的二次侧绕组与分压电容并联；匹配电抗器一端连接分压电容的一端，另一端连接交直流转换电源模块的输入侧电源引脚；交直流转换电源模块的输入侧地引脚连接分压电容的另一端，交直流转换电源模块的输出侧与超级电容器组并联；超级电容器组的两端作为取电回路的输出与负载相连。2.根据权利要求1所述的高压取电装置，其特征在于，该高压取电装置安装在电网高压侧，变压器的二次侧与电网某一相等电位，变压器的一次侧装置在电网两相之间进行取电，供给与变压器的二次侧等电位的高压侧设备用电。3.根据权利要求1所述的高压取电装置，其特征在于，该高压取电装置安装在电网高压侧，变压器的二次侧与电网某一相等电位，变压器的一次侧装置在电网某一相与地电位之间，供给与变压器的二次侧等电位的高压侧设备用电。4.根据权利要求1所述的高压取电装置，其特征在于，该高压取电装置安装在电网低压侧，变压器的二次侧与地电位等电位，变压器的一次侧装置在电网某一相与地电位之间，供给地电位的电网设备用电。
【专利摘要】本发明提供了一种基于电容分压的高压取电装置，属于电源技术领域。本发明综合考虑各方面因素，设计了一种电容分压取电装置，将分压电容和匹配电抗器放置在变压器二次侧，通过电容和变压器串联配合来实现高压取电功能，将取得的电能存储到超级电容器组中，再由超级电容器组为负载供电。本发明的取电方式优化了分压电容和匹配电抗器的参数，不会影响测量回路，取电功率大，铁磁谐振小，安全可靠，且超级电容器组充放电速度快，带载能力强，寿命长。本发明解决了高压取电易发生铁磁谐振造成取电装置损失的问题，提高了电容分压取电的功率。
【IPC分类】H02J5/00
【公开号】CN104901342
【申请号】CN201510214070
【发明人】黄智慧, 邹积岩, 邹启涛, 丛吉远, 孟庆欢
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月30日