避雷器泄漏电流取能模块和避雷器在线监测设备的制作方法

本发明实施例涉及电力系统，尤其涉及一种避雷器泄漏电流取能模块和避雷器在线监测设备。

背景技术：

1、目前，避雷器在线监测设备广泛应用在电力系统中，以监控避雷器的运行工况，保障电力设备运行安全。

2、为了保障在线监测设备的可靠性和稳定性，需要给予其稳定可靠的供电电源。现有技术中，避雷器在线监测设备的供电方式以有源供电和电池供电为主。其中，有源供电需要铺设大量的电缆，走线布局十分麻烦，消耗大量的人力。因设备功耗和实时监测的需求，采用电池供电时需要定期更换电池，无疑也需要大量的人工作业，这与在线监测的目的背道而驰。

3、因此，如何解决避雷器在线监测设备供能困难是目前的一大难题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种避雷器泄漏电流取能模块和避雷器在线监测设备，以解决避雷器在线监测设备供能困难的问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种避雷器泄漏电流取能模块，包括：取能矩阵、整流回路、储能单元、供电驱动电路和充电抑制电路；

3、所述取能矩阵的输入侧连接于所述避雷器和大地之间，所述取能矩阵的输出侧与所述整流回路的输入侧连接，所述取能矩阵用于采集所述避雷器的泄漏电流；

4、所述储能单元与所述整流回路的输出侧连接，所述整流回路用于将所述取能矩阵采集到的所述泄漏电流转换为直流信号，以对所述储能单元充电；所述储能单元用于为所述供电驱动电路和所述充电抑制电路提供电源电压；

5、所述供电驱动电路连接于所述储能单元和负载之间，且所述供电驱动电路与所述储能单元并联，所述供电驱动电路用于在所述储能单元存储的电压大于等于第一基准电压时，向所述负载供电；

6、所述充电抑制电路与所述储能单元并联，所述充电抑制电路用于在所述储能单元存储的电压大于等于第二基准电压时，控制所述整流回路停止向所述储能单元充电；其中，所述第二基准电压大于所述第一基准电压。

7、可选地，所述供电驱动电路包括第一分压子电路、第一开关、电压比较子电路和电源单元；

8、所述第一分压子电路的第一输入端与所述储能单元的第一电源端连接，所述第一分压子电路的第二输入端与所述储能单元的第二电源端连接；

9、所述第一分压子电路的第一输入端与所述储能单元的第一电源端连接，所述第一分压子电路的第二输入端与所述储能单元的第二电源端连接；

10、所述电源单元的第一输入端与所述储能单元的第一电源端连接，所述电源单元的第二输入端与所述储能单元的第二电源端连接，所述电源单元的第一输出端与所述负载的第一端连接，所述电源单元的第二输出端经所述第一开关与所述负载的第二端连接，所述第一开关用于响应所述第一控制信号闭合，以导通所述电源单元与所述负载之间的回路。

11、可选地，所述供电驱动电路还包括第一基准源子电路，所述第一基准源子电路的第一输入端与所述储能单元的第一电源端连接，所述第一基准源子电路的第二输入端与所述储能单元的第二电源端连接，所述第一基准源子电路的输出端与所述电压比较子电路的第二输入端连接，所述第一基准源子电路用于输出所述第一基准电压。

12、可选地，所述电源单元包括线性电源。

13、可选地，所述充电抑制电路包括反馈调节子电路、第二分压子电路、第二开关和短接电阻；

14、所述第二分压子电路的第一输入端与所述储能单元的第一电源端连接，所述第二分压子电路的第二输入端与所述储能单元的第二电源端连接；

15、所述反馈调节子电路的第一输入端与所述第二分压子电路的输出端连接，所述反馈调节子电路的第二输入端接入所述第二基准电压，所述反馈调节子电路用于在所述第二分压子电路输出的分压电压大于等于所述第二基准电压时，向所述第二开关反馈第二控制信号；

16、所述第二开关的第一端与所述短接电阻的第一端连接，所述短接电阻的第二端与所述整流回路的第一输出端连接，所述第二开关的第二端与所述整流回路的第二输出端连接，所述第二开关用于响应所述第二控制信号导通，以控制所述短接电阻将所述整流回路的输出侧短接；

17、其中，所述储能单元的第一电源端与所述整流回路的第一输出端连接，所述储能单元的第二电源端与所述整流回路的第二输出端连接。

18、可选地，所述充电抑制电路还包括第二基准源子电路，所述第二基准源子电路的第一输入端与所述储能单元的第一电源端连接，所述第二基准源子电路的第二输入端与所述储能单元的第二电源端连接，所述第二基准源子电路的输出端与所述反馈调节子电路的第二输入端连接，所述第二基准源子电路用于输出所述第二基准电压。

19、可选地，所述取能矩阵包括一个或多个电流互感器，所述整流回路包括一个或多个整流桥；

20、所述多个电流互感器的原边串联于所述避雷器和大地之间，每一所述电流互感器的副边与一所述整流桥的输入侧对应连接，各所述整流桥的输出侧的正极均与所述储能单元的第一电源端连接，各所述整流桥的输出侧的负极均与所述储能单元的第二电源端连接。

21、可选地，避雷器泄漏电流取能模块还包括稳压保护电路，所述稳压保护电路与所述储能单元并联；

22、其中，所述稳压保护电路包括稳压二极管，所述储能单元包括储能电容，所述稳压二极管并联在所述储能电容两端，且所述稳压二极管为反接方式。

23、根据本发明的另一方面，提供了一种避雷器在线监测设备，包括采集模块、控制模块和本发明任意实施例所提供的避雷器泄漏电流取能模块，所述避雷器泄漏电流取能模块用于为所述采集模块和/或所述控制模块供电；所述采集模块的输入侧与所述取能矩阵的输入侧串联于所述避雷器和大地之间，所述采集模块的输出侧与所述控制模块连接，所述采集模块用于实时采集所述避雷器的泄漏电流，所述控制模块用于根据所述采集模块采集到的所述泄漏电流反馈所述避雷器的运行工况。

24、可选地，所述控制模块的工作模式为低功耗定时工作模式。

25、本发明实施例提供的技术方案，通过取能矩阵获取避雷器的泄漏电流，并通过整流回路将取能矩阵获取到的泄漏电流转换为直流信号，直接对储能单元进行充电。随着储能单元存储电压的升高，当存储电压大于或等于第一基准电压时，供电驱动电路启动工作，向负载供能。随着存储电压继续升高，当存储电压大于或等于第二基准电压时，充电抑制电路启动工作，控制整流回路停止向储能单元充电，防止储能单元过充。本方案能够充分利用避雷器的泄漏电流通过取能模块实时为负载供能，有效解决了避雷器在线监测设备的供电困难的问题，且该取能模块通过设置供电驱动电路和充电抑制电路，能够将储能单元存储的电压维持在合理的电压范围内，大大提高了储能单元的使用寿命，有利于提高该取能模块的可靠性。

26、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种避雷器泄漏电流取能模块，其特征在于，包括：取能矩阵、整流回路、储能单元、供电驱动电路和充电抑制电路；

2.根据权利要求1所述的避雷器泄漏电流取能模块，其特征在于，所述供电驱动电路包括第一分压子电路、第一开关、电压比较子电路和电源单元；

3.根据权利要求2所述的避雷器泄漏电流取能模块，其特征在于，所述供电驱动电路还包括第一基准源子电路，所述第一基准源子电路的第一输入端与所述储能单元的第一电源端连接，所述第一基准源子电路的第二输入端与所述储能单元的第二电源端连接，所述第一基准源子电路的输出端与所述电压比较子电路的第二输入端连接，所述第一基准源子电路用于输出所述第一基准电压。

4.根据权利要求2所述的避雷器泄漏电流取能模块，其特征在于，所述电源单元包括线性电源。

5.根据权利要求1所述的避雷器泄漏电流取能模块，其特征在于，所述充电抑制电路包括反馈调节子电路、第二分压子电路、第二开关和短接电阻；

6.根据权利要求5所述的避雷器泄漏电流取能模块，其特征在于，所述充电抑制电路还包括第二基准源子电路，所述第二基准源子电路的第一输入端与所述储能单元的第一电源端连接，所述第二基准源子电路的第二输入端与所述储能单元的第二电源端连接，所述第二基准源子电路的输出端与所述反馈调节子电路的第二输入端连接，所述第二基准源子电路用于输出所述第二基准电压。

7.根据权利要求1所述的避雷器泄漏电流取能模块，其特征在于，所述取能矩阵包括一个或多个电流互感器，所述整流回路包括一个或多个整流桥；

8.根据权利要求1所述的避雷器泄漏电流取能模块，其特征在于，还包括稳压保护电路，所述稳压保护电路与所述储能单元并联；

9.一种避雷器在线监测设备，其特征在于，包括采集模块、控制模块和如权利要求1-8任一项所述的避雷器泄漏电流取能模块，所述避雷器泄漏电流取能模块用于为所述采集模块和/或所述控制模块供电；

10.根据权利要求9所述的避雷器在线监测设备，其特征在于，所述控制模块的工作模式为低功耗定时工作模式。

技术总结
本发明公开了一种避雷器泄漏电流取能模块和避雷器在线监测设备，该取能模块包括取能矩阵、整流回路、储能单元、供电驱动电路和充电抑制电路，通过取能矩阵获取避雷器的泄漏电流，并通过整流回路将取能矩阵获取到的泄漏电流转换为直流信号，直接对储能单元进行充电。随着储能单元存储电压的升高，当存储电压大于或等于第一基准电压时，供电驱动电路启动工作，向负载供能。随着存储电压继续升高，当存储电压大于或等于第二基准电压时，充电抑制电路启动工作，控制整流回路停止向储能单元充电，防止储能单元过充。本方案能够充分利用避雷器的泄漏电流通过取能模块实时为负载供能，有效解决了避雷器在线监测设备的供电困难的问题。

技术研发人员：张志伟,张军,邓洁清,成林坤,刘绪,於燕青,张占龙
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29