出电压为5伏，能够满足在线监测设备的功率要求。
[0040] 通过测试，本发明的输电线路电流与整流滤波电路输出电压及继电器状态的关 系，其结果见表1。
[0041] 从表1可以看出，对于功率为2. 2瓦的负载，采用本发明能够使电流互感取能电源 的最小启动电流降低至14安，当输电线路电流为108安时整流滤波电路输出电压为52. 8 伏满足绕组切换控制电路继电器切换条件，双绕组二次取能线圈的绕组切换至分绕组14 匝，当输电线路电流升至320安时，整流滤波电路输出电压为22. 5伏，此时铁芯已经开始饱 和，随着电流的升高，整流滤波电路输出电压上升较慢，两者为非线性关系；当输电线路电 流升至1000安时，整流滤波电路输出电压为52. 2伏，由于过压保护电路的门槛电压设置值 为58伏，所以此时过压保护电路仍未动作，则电源电流范围工作的上限高于1000安。
[0042] 因此，本发明可以在输电线路电流范围14安至1000安下正常工作，已基本满足大 多数在线监测设备的电源需求，对于需更宽范围电流范围下工作的特殊场合，降低最小启 动电流可以增大铁芯体积，提高上限可以增加分绕组组数，例如采用三绕组切换，但同时增 加了控制电路的复杂性。
[0043] 以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效 果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
[0044]表 1
【主权项】
1. 一种宽电流范围工作的电流互感取能电源，其特征在于包括取能单元、冲击保护单 元、电压调整单元、绕组切换控制电路、储能单元和电源通道选择电路；取能单元包括能够 套装在输电导线上的可开闭式的环形铁芯和绕置在环形铁芯上的带中间抽头的双绕组二 次取能线圈，所述中间抽头位于双绕组二次取能线圈的总绕组的中部并形成分绕组；电压 调整单元包括整流滤波电路、过压保护电路和DC/DC模块，整流滤波电路的输入端与冲击 保护单元的输出端电连接，整流滤波电路的输出端与过压保护电路的输入端电连接，过压 保护电路的输出端与DC/DC模块的输入端电连接；绕组切换控制电路包括继电器控制电路 和继电器，继电器控制电路的输入端与过压保护电路的输出端电连接，继电器控制电路的 输出端与继电器的输入端电连接，继电器的输入端还与双绕组二次取能线圈电连接，并能 够在输电线路电流较小时以总绕组接入电路而在输电线路电流较大时以分绕组接入电路， 继电器的输出端与冲击保护单元电连接；电源通道选择电路的输入端同时与电压调整单元 的输出端和储能单元的输出端电连接，并能够切换选择电压调整单元或储能单元为在线监 测设备供电。2. 根据权利要求1所述的宽电流范围工作的电流互感取能电源，其特征在于双绕组二 次取能线圈的中间抽头位于绕组的三分之一处，并能够使总绕组与分绕组的匝数比为三比 〇3. 根据权利要求1或2所述的宽电流范围工作的电流互感取能电源，其特征在于储能 单元包括MPPC充电电路和锂电池组，MPPC充电电路的输入端与过压保护电路的输出端电 连接，MPPC充电电路的输出端与锂电池组电连接，并能够根据过压保护电路输出端直流电 压的大小动态调整充电电流为锂电池组充电。4. 根据权利要求3所述的宽电流范围工作的电流互感取能电源，其特征在于MPPC充电 电路包括最大功率点跟踪电压为12伏的高电压控制器和电源管理器芯片LTC4000。5. 根据权利要求1或2或3或4所述的宽电流范围工作的电流互感取能电源，其特征 在于继电器控制电路的输入门槛电压为52伏，并能够在输入电压大于输入门槛电压时令 继电器工作使双绕组二次取能线圈由总绕组切换为分绕组接入电路。6. 根据权利要求1或2或3或4或5所述的宽电流范围工作的电流互感取能电源，其特 征在于继电器控制电路包括保护电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、稳压电容、三端可调 分流基准源TL431、光耦器件TLP521、上拉电阻和续流二极管；保护电阻的一端分别与输入 电源连接和第一分压电阻电连接，保护电阻的另一端分别与继电器和续流二极管的负极端 电连接，第一分压电阻的另一端与第二分压电阻电连接，第二分压电阻与稳压电容电并联， 三端可调分流基准源TL431的集电极和发射极与稳压电容的两端电并联，光耦器件TLP521 的输入端负极端与三端可调分流基准源TL431的基极电连接，光耦器件TLP521的输入端正 极端与续流二极管的正极端和继电器电连接，光耦器件TLP521的输出端与上拉电阻的一 端电连接，上拉电阻的另一端与外部电源电连接。7. 根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的宽电流范围工作的电流互感取能电源， 其特征在于过压保护电路包括开关管和门槛电压设为58伏并能够根据门槛电压令开关管 通断的过压保护芯片MAX6495,过压保护电路输入端的正极端电串联有具有自恢复能力的 正温度系数的热敏电阻，过压保护电路还包括二极管、输入稳压电容、限流电阻、齐纳二极 管、储能电容、第三分压电阻、第四分压电阻和输出稳压电容。8. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的宽电流范围工作的电流互感取能 电源，其特征在于DC/DC模块包括能够使输出电压稳定在5伏的降压开关型集成稳压器芯 片 LT3431。9. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的宽电流范围工作的电流互 感取能电源，其特征在于电源通道选择电路包括双通道理想二极管集成芯片LTC4413,并能 够在电压调整单元的输出电压大于储能单元的输出电压时由电压调整单元为在线监测设 备供电，能够在电压调整单元的输出电压小于储能单元的输出电压时切换成由储能单元供 电；或/和，冲击保护单元为双向瞬态抑制二极管，双向瞬态抑制二极管电并联在继电器输 出端的两端。10. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的宽电流范围工作的电 流互感取能电源，其特征在于环形铁芯为冷乳有取向硅钢环形铁芯、坡莫合金环形铁芯或 铁基纳米晶环形铁芯。
【专利摘要】<b>本发明涉及电流互感取能技术领域，是一种宽电流范围工作的电流互感取能电源，其包括取能单元、冲击保护单元、电压调整单元、绕组切换控制电路、储能单元和电源通道选择电路；取能单元包括能够套装在输电导线上的可开闭式的环形铁芯和绕置在环形铁芯上的带中间抽头的双绕组二次取能线圈，所述中间抽头位于双绕组二次取能线圈的总绕组的中部并形成分绕组。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过继电器控制在输电线路电流较小时以双绕组二次取能线圈总绕组接入电路，而在输电线路电流较大时以分绕组接入电路，主要应用于交流输电线路在线监测装置的电源供给，其结构简单、可靠性高、能够适应较宽的动态电流范围和具备较高的取能效率。</b>
【IPC分类】H02J17/00, H02J7/02
【公开号】CN105119388
【申请号】CN201510556443
【发明人】李昌陵, 彭生江, 张勃, 杨书英, 邵海
【申请人】国网新疆电力公司经济技术研究院, 国家电网公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月1日