一种高压线缆电子设备供电电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种高压线缆电子设备供电电源，包括取能线圈、冲击保护电路、整流电路、LC滤波电路、稳压电路、电流传感器、电流比较综合指令单元、常闭触点继电器J1、双触点继电器J2两个继电器；冲击保护电路包括双向瞬态电压抑制二极管TVS；LC滤波电路包括电感L和电容C1；稳压电路包括线性稳压集成芯片LT1083、调压电阻R1、R2和稳压电容C2。本实用新型提出利用锂电池作为高压线缆电子设备的后备供电电源，解决了电缆电流短时过小、电缆线路空载时供电电源的可靠性问题和电缆电流短时过大情况下供电电源电路的安全性问题。
【专利说明】
一种高压线缆电子设备供电电源
技术领域
[0001]本实用新型涉及高压线缆电子设备供电电源技术领域，尤其涉及采用一种锂电池后备供电技术的高压线缆电子设备供电电源。
【背景技术】
[0002]在我国的城市电网中，供电方式环网化，输配电网络电缆化，城市中的1kV(或者更高电压等级)输电线路一般为地下敷设的电缆输电线路，城市中高压供电电缆大约每300米就存在一处电缆接头。电缆接头在大电流运行状态下由于接触电阻的存在而引起过热，接触点过热有可能使接触点出现进一步的接触不良，从而引起供电系统的故障，导致运行事故，造成大的经济损失，严重的甚至造成供电系统大范围停电。目前，研究电缆接头温度监测系统成为防止电缆接头过热导致运行事故的主要技术手段。但在电缆接头温度监测系统中为了满足电子设备电气隔离的安全要求，电子设备的工作电源不能由二次电源经降压、整流、滤波后提供，不能用导线直接从低压侧供给，电源供给成为制约这类电缆接头温度监测系统发展的关键。
[0003]目前，一些高压侧电子设备采用激光或其他光源从低电位侧通过光纤将光能量传送到高电位侧，再由光电转换器件(光电池)将光能量转换为电能量，经过DC — DC变换后提供稳定的电源输出。激光供能的优点是电源能量供给稳定，摆脱了高压高压电缆电流大小和电压高低的影响。其缺点主要是目前国内光电技术还不是十分成熟，国外购买光电器件的造价又比较高。采用电磁感应原理的供电电源是通过取能线圈，利用电磁感应原理，由铁磁式互感器从高压母线上感应得到交流电能，然后经过整流、滤波、稳压后，输出稳定的直流电压。电磁感应原理的供电电源结构简单、成本较低、安装方便。但在电缆运行过程中，有时会存在电缆电流短时过小、电缆线路空载、电缆电流短时过大的情况，此时电磁感应取能线圈的供电方式会产生短时取能功率不足，从而导致供电电源不能正常工作，或者短时取能功率过大，从而导致影响供电电源的电路安全。采用初始磁导率较低的补偿线圈和取能线圈进行同铭端反接，可以实现取能功率过大情形下感应电动势的相互抵消，从而输出平稳的电压。但补偿线圈和取能线圈的参数配合和结构较为复杂，并且不能解决取能线圈短时功率不足的问题，从而导致可靠性降低。锂电池具有能量密度高，高低温适应性强，使用寿命长的优点，采用锂电池作为电缆电流短时过小、电缆线路空载、电缆电流短时过大情况下的电子设备供电电源，很好地解决了取能线圈短时功率不足和功率过大导致的供电电源可靠性和安全性问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提出利用锂电池作为高压线缆电子设备的后备供电电源，解决了电缆电流短时过小、电缆线路空载时供电电源的可靠性问题和电缆电流短时过大情况下供电电源电路的安全性问题。
[0005]本实用新型采用如下技术方案实现:
[0006]一种高压线缆电子设备供电电源，包括取能线圈、冲击保护电路、整流电路、LC滤波电路、稳压电路、电流传感器、电流比较综合指令单元、常闭触点继电器Jl、双触点继电器J2两个继电器；
[0007]冲击保护电路包括双向瞬态电压抑制二极管TVS;LC滤波电路包括电感L和电容Cl;稳压电路包括线性稳压集成芯片LT1083、调压电阻RhR2和稳压电容C2;
[0008]取能线圈出线端与双向瞬态电压抑制二极管TVS和继电器Jl串联，双向瞬态电压抑制二极管TVS并联桥式整流电路，桥式整流电路与LC滤波电路串联，电容Cl并联稳压电路，稳压电路中线性稳压集成芯片LT1083和稳压电容C2串联，调压电阻R1、R2串联后再和稳压电容C2并联，线性稳压集成芯片LT1083调节端ADJ接在R^R2之间进行调压，稳压电容C2串联二极管D5后与电子设备并联，电子设备(指的是供电电源供电的用电电子设备)与充电器、继电器开关K1、锂电池E串联，继电器开关Kl与充电器串联后与继电器开关K2并联；
[0009]电流传感器检测取能线圈的输出电流，并将电流信号送入电流比较综合指令单元，电流比较综合指令单元控制常闭触点继电器J1、双触点继电器J2两个继电器，常闭触点继电器Jl的常闭触点与双向瞬态电压抑制二极管TVS串联，双触点继电器J2的动触点与继电器开关KI或者继电器开关K2连接。
[0010]所述的整流电路为桥式整流电路，包括01、02、03、04四个二极管器件。
[0011]本实用新型在电缆电流短时过小、电缆线路空载和电缆电流短时过大时将锂电池投入作为高压线缆电子设备的供电电源，并在电缆电流大小在正常范围内时，由取能线圈通过设计的冲击保护电路、整流电路、滤波电路和稳压电路产生5V电压对电子设备进行供电，同时通过充电器对锂电池进行充电储能。本实用新型能进一步提高高压线缆电子设备供电电源的可靠性和安全性。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例的取能线圈安装示意图及其等效原理图；
[0013]图2是本实用新型采用锂电池后备供电的高压线缆电子设备供电电源电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。
[0015]附图1是本实用新型实施例的取能线圈安装示意图和等效原理图，一次侧由50Hz的电缆电流控制，N^N2分别表示一次侧线圈、二次侧取能线圈的绕组匝数，一次侧只由一根电缆组成，此处N1 = I。当一次绕组流过电缆电流^时，电流^产生交变磁动势I1N1、感应电势ei，并在二次侧与取能线圈之间建立交变磁通，当交变磁通穿过取能线圈铁心线IM时，在取能线圈中感应出电势62。在62的作用下二次侧取能线圈就有电流i2流过，Zl为二次侧取能线圈等效负载，A、B为取能线圈空载电压的两输出端点。
[0016]附图2是采用锂电池后备供电的高压线缆电子设备供电电源电路原理图。取能线圈出线端与双向瞬态电压抑制二极管TVS和继电器Jl串联，双向瞬态电压抑制二极管TVS并联桥式整流电路，桥式整流电路由Dl、D2、D3、D4四个二极管器件组成，桥式整流电路和LC滤波电路串联，LC滤波电路由电感L和电容Cl构成，电容Cl并联稳压电路，稳压电路中线性稳压集成芯片LT1083和稳压电容C2串联，调压电阻R^R2串联后再和稳压电容C2并联，线性稳压集成芯片LT1083调节端AD J接在R^R2之间进行调压。稳压电容C2串联二极管D5后与电子设备并联，电子设备与充电器、继电器开关K1、锂电池E串联，继电器开关Kl与充电器串联后与继电器开关K2并联。
[0017]A、B为取能线圈空载电压的两输出端点，i2为取能线圈输出电流。电流传感器检测取能线圈的输出电流i2，并将电流信号送入电流比较综合指令单元。电流比较综合指令单元由电压比较器芯片LM339构成，实现双限信号比较器的功能。电流比较综合指令单元控制常闭触点继电器J1、双触点继电器J2两个继电器，并在电流比较综合指令单元内设置取能线圈功率不足下的电流限值Imin和取能过大下的电流限值Imax。在电流比较综合指令单元内进行逻辑判断，当满足Imin<i2<Imax时，取能线圈功率大小满足供电电源安全稳定运行条件，电流比较综合指令单元控制常闭继电器Jl闭合，双触点继电器J2的动触点和充电器支路的静触点Kl相连。此时取能线圈通过冲击保护电路、整流电路、滤波电路和稳压电路产生5V电压对电子设备进行供电，同时5V供电电源通过充电器对锂电池E进行充电储能。冲击保护电路由双向瞬态电压抑制二极管TVS组成，当取能线圈承受高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效地保护后面的并联线路和器件。整流电路设计为桥式整流电路，由D1、D2、D3、D4四个二极管器件组成，具有输出直流电压高，纹波电压小，二极管所受的最大反向电压较低的优点。电感L和电容CI构成LC滤波电路，对整流电路的输出电压纹波进一步滤除。稳压电路由线性稳压集成芯片LT1083、调压电阻仏、1?2和稳压电容C2组成。经过LC滤波后的直流电压会因电缆电流的变化而发生改变，采用线性稳压集成芯片LT1083控制电源的输出电压，输出电压大小为1.25乂(1+1?2/1?1)，根据实际输出功率选择合适的调压电阻1?1、1?2可以得到稳定的5￥直流电压，电容C2起到旁路瞬变电流和稳压的作用。当满Mi2<Imin时，取能线圈功率不足供电电源不能稳定运行，或满足i2>Imax时，取能线圈功率过大影响电源电路安全，此时电流比较综合指令单元控制双触点继电器J2的动触点和静触点K2相连，采用锂电池E对电子设备进行供电，然后控制常闭继电器Jl断开，确保了电源电路元器件的安全，二极管D5防止锂电池对稳压电路反向放电。
[0018]本实用新型采用了锂电池作为高压线缆电子设备的后备供电电源，解决了采用电磁感应原理的取能线圈短时取能功率不足和功率过大，以及采用补偿线圈和取能线圈同铭端反接电路结构参数复杂的问题。在电缆电流短时过小、电缆线路空载和电缆电流短时过大下启用锂电池进行供电，提高了供电电源的可靠性和安全性。在电缆电流大小在正常范围内时，由取能线圈通过冲击保护电路、整流电路、滤波电路和稳压电路产生5V电压对电子设备进行供电，同时通过充电器对锂电池进行充电储能。整个高压线缆电子设备供电电源电路结构简单，具有极大的工程实用前景和意义。
[0019]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种高压线缆电子设备供电电源，其特征在于:包括取能线圈、冲击保护电路、整流电路、LC滤波电路、稳压电路、电流传感器、电流比较综合指令单元、常闭触点继电器J1、双触点继电器J2两个继电器； 冲击保护电路包括双向瞬态电压抑制二极管TVS; LC滤波电路包括电感L和电容Cl;稳压电路包括线性稳压集成芯片LT1083、调压电阻R^R2和稳压电容C2; 取能线圈出线端与双向瞬态电压抑制二极管TVS和继电器Jl串联，双向瞬态电压抑制二极管TVS并联桥式整流电路，桥式整流电路与LC滤波电路串联，电容Cl并联稳压电路，稳压电路中线性稳压集成芯片LT1083和稳压电容C2串联，调压电阻R^R2串联后再和稳压电容C2并联，线性稳压集成芯片LT1083调节端ADJ接在R^R2之间进行调压，稳压电容C2串联二极管D5后与电子设备并联，电子设备与充电器、继电器开关Kl、锂电池E串联，继电器开关Kl与充电器串联后与继电器开关K2并联； 电流传感器检测取能线圈的输出电流，并将电流信号送入电流比较综合指令单元，电流比较综合指令单元控制常闭触点继电器J1、双触点继电器J2两个继电器，常闭触点继电器JI的常闭触点与双向瞬态电压抑制二极管T V S串联，双触点继电器J 2的动触点与继电器开关KI或者继电器开关K2连接。2.根据权利要求1所述的一种高压线缆电子设备供电电源，其特征在于:所述的整流电路为桥式整流电路，包括01、02、03、04四个二极管器件。3.根据权利要求2所述的一种高压线缆电子设备供电电源，其特征在于:所述电流比较综合指令单元由电压比较器芯片LM339实现。
【文档编号】H02H9/04GK205489793SQ201620256341
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】刘凤龙, 汪锋, 雷荣志, 王庭喜
【申请人】国网江西省电力公司鹰潭供电分公司, 国家电网公司, 武汉恒源电气有限公司