CN106160182A - 一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路，包括太阳能取电电路、CT取电电路、LDO、电池、模拟开关和电源监视芯片；太阳能取电电路的输出端通过第一低压降二极管与LDO的输入端连接，CT取电电路的输出端通过第二低压降二极管与LDO的输入端连接，LDO的输出端与模拟开关的一个输入端连接，电池的输出端与模拟开关的另一个输入端连接，模拟开关的输出作为架空型故障指示定位终端的工作电源，电源监视芯片的输入端与LDO的输出端连接，电源监视芯片的输出端与模拟开关的控制输入端连接。本发明同时利用CT取电，太阳能取电，电池供电三种优势互补供电方法有机结合，保证在各种环境条件下终端供电可靠性。

Description

一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路

技术领域

本发明涉及一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路，配电网自动化技术领域。

背景技术

架空型故障指示定位终端是一种安装在架空配电线路上，用于检测和定位架空线路接地和短路故障点的装置。线路发生故障后，巡线工作人员根据故障指示定位终端发出的报警显示信息，迅速确定故障区段并查出故障点，具有通信功能的故障指示定位终端还可实时的检测线路的运行状态和故障发生的地点，并将故障信息传送至配电网运行管理中心，运行人员据此及时有效地做出处理，大大提高了供电可靠性和用户的满意度。

随着技术的进步，架空型故障指示定位终端从最初的只能就地判断和显示线路短路故障的模拟故障指示器，已经发展到了具有遥信，遥测和遥调功能的“三遥”型数字化智能故障指示器定位终端，其功能也越来越完善，包括线路电流实时监测，线路电场测量，线路温度测量，远程参数配置，接地和短路故障判断和信息远传等。越来越多的功能也造成终端的功耗的增加。为了应对此问题，各大厂商一方面通过软硬件技术降低终端的功耗，另一方面寻求方便可靠的取电方法。

目前架空配电线路中安装有专门的架空型故障指示定位终端，为配合此种系统的绝缘特性，终端未与系统设备电气连接，也不用光纤进行连接，而是采用无线通信技术传递运行信息，此种系统无法提供不间断的市电电源。传统的故障指示定位终端的供电多采用不可充电的锂电池作为终端的能量来源，一旦锂电池电量耗尽或因环境因素损坏，则终端的生命周期即结束。随着故障定位终端的功能越来越完善，功耗也越来越高，可靠性要求也越来越高。供电的稳定性和可靠性越来越重要。某些厂家通过在故障指示定位终端的卡线结构上增加一组取能线圈，在运行过程中通过电磁感应吸收线路中的部分电能供应自身的电路系统消耗，这种方法造成终端体积、重量和成本的增加。利用在卡线结构上增加取能绕组从架空线路取电的方法还具有受线路负荷影响的缺陷，当线路负荷过低时，由于CT感应的电压不够，取能回路无法启动，线路负荷过大时，二次侧感应能量过大，可能损坏取能电路。由于取能绕组的分流作用，在一定程度上取能还会影响电流测量的精度。也有厂家采用太阳能取电方式为架空故障指示定位终端供电，太阳能取电电路采用了专用的取能芯片，成本较高。太阳能取电的方法受天气影响较大，遇到连续的阴雨天气则太阳能取电回路无法工作。为了保证架空型故障指示定位终端长期可靠稳定工作，需要一种可靠，方便，受环境影响小的取能电路。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路，包括太阳能取电电路、CT取电电路、LDO、电池、模拟开关和电源监视芯片；

所述太阳能取电电路的输出端通过第一低压降二极管与LDO的输入端连接，所述CT取电电路的输出端通过第二低压降二极管与LDO的输入端连接，所述LDO的输出端与模拟开关的一个输入端连接，所述电池的输出端与模拟开关的另一个输入端连接，所述模拟开关的输出作为架空型故障指示定位终端的工作电源，所述电源监视芯片的输入端与LDO的输出端连接，所述电源监视芯片的输出端与模拟开关的控制输入端连接。

所述CT取电电路包括依次连接的取电CT、切换控制电路、整流滤波电路和稳压防护电路。

所述取电CT与架空型故障指示定位终端的测量CT分时复用同一个绕组。

所述太阳能取电电路包括太阳能电池板、第三低压降二极管、超级电容和升压电路；

所述太阳能电池板、第三低压降二极管和升压电路依次连接，所述超级电容的一端与第三低压降二极管的输出端连接，所述超级电容的另一端接地。

本发明所达到的有益效果：1、本发明同时利用CT取电，太阳能取电，电池供电三种优势互补供电方法有机结合，保证在各种环境条件下终端供电可靠性；2、太阳能取电电路结构简单，自耗电小，太阳能板通过第三低压降二极管直接对超级电容充电，充电速度快，太阳能取电效率高；3、取电CT与测量CT分时复用同一个绕组，可以减小体积，简化结构，降低成本，同时能避免取电对测量精度带来影响；4、根据一次负荷大小，控制取电和采样的分时复用占空比，保证一次小负荷时取电电路能取到足够能量，一次大负荷时取能电路不被过多能量损坏；5、CT取电与太阳能取电相结合作为主电源，电池作为备用电源，能最大限度地减小环境对取能的影响，减少电池电量消耗，延长产品使用寿命；6、三种电源无需CPU控制能够实现自动无缝切换，保证故障指示定位终端长期不间断运行。

附图说明

图1为本发明的电路框图。

图2为CT取电电路的具体电路图。

图3为太阳能取电电路的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路，包括太阳能取电电路、CT取电电路、LDO、电池、模拟开关和电源监视芯片。

太阳能取电电路的输出端通过第一低压降二极管D6与LDO的输入端连接，CT取电电路的输出端通过第二低压降二极管D4与LDO的输入端连接，LDO的输出端与模拟开关的一个输入端连接，电池的输出端与模拟开关的另一个输入端连接，模拟开关的输出作为架空型故障指示定位终端的工作电源，电源监视芯片的输入端与LDO的输出端连接，电源监视芯片的输出端与模拟开关的控制输入端连接。

CT取电电路包括依次连接的取电CT、切换控制电路、整流滤波电路和稳压防护电路。具体电路如图2所示，取电CT（即图中的CT）两端并接有压敏电阻S1和高频差模电容C1，压敏电阻S1和高频差模电容C1吸收浪涌电流和高频干扰，作为第一级防护，经过第一级防护的取电CT一端接入全波整流桥D1的一个交流输入端，另一端串联一个采样电阻R1后接入全波整流桥D1的另一交流输入端，全波整流桥D1的两个交流输入端分别通过两个MOS管Q2、Q3（采用大电流低压降N沟道MOS管）接地，通过CPU产生控制信号，切换取电和采样分时进行；即当控制信号SWAP为高电平时，两个MOS管均导通，将全波整流桥D1短接，此时取电电路不工作，采样电阻R1的一端接地，取电CT二次电流完全通过采样电阻R1，在采样电阻R1的非接地端产生一个正弦交流电压信号I_mesure，作为电流的采样信号；当控制信号SWAP为低电平时，两个MOS管截止，取电CT电流经过全波整流桥D1被转换为变化的直流电压，经过滤波电路转换为较稳定的直流电压。滤波电路由电感L1、电容C2和电容C3构成。在全波整流桥D1和滤波电路之间加入第二级防护TVS管D2，起到限制浪涌电压，保护后级电路的作用。整流滤波电路输出的直流电压输入稳压防护电路，作为第三级防护。稳压防护电路由无源器件构成，包括限流电阻R2，稳压管D3和三级管Q1构成，限流电阻R2用于控制流过三级管Q1的基极电流，根据三级管Q1的电流放大特性，控制流过三级管Q1集电极的电流，稳压管D3用于将整流过的直流电压幅值限制在允许的范围内，CT取电电路输出一定范围的直流电压Vct。

上述取电CT与架空型故障指示定位终端的测量CT分时复用同一个绕组，可以减小体积，简化结构，降低成本，通过选择合适的绕组匝数，在满足电流测量的精度和线性度的条件下，通过增加匝数，从而增大二次输出电压，减小取电电路所需要的一次启动电流，保证一次小负荷电流时取能电路也能工作，通过CPU产生控制信号，控制两个MOS管的通断，切换取电和采样分时进行，测量时不取电，保证测量精度不受取能的影响；当一次负荷过大时，可以通过控制切换的占空比，减少取电占比时间，从而保护取电电路不被过多的能量损坏。

太阳能取电电路包括太阳能电池板、第三低压降二极管D5、超级电容SCAP1和升压电路；太阳能电池板、第三低压降二极管D5和升压电路依次连接，超级电容SCAP1的一端与第三低压降二极管D5的输出端连接，超级电容SCAP1的另一端接地。太阳能取电电路结构简单，自耗电小，太阳能板通过第三低压降二极管D5直接对超级电容SCAP1充电，充电速度快，太阳能取电效率高。具体电路如图3所示，太阳能电池板可以根据功率需要选择一块或多块串并联，太阳能电池板经过第三低压降二极管D5给超级电容SCAP1充电储能，升压电路将超级电容SCAP1的电压升高为稳定的直流电压Vsolar。升压电路由升压芯片U1和外围电阻R3、R4和电容C5、C6、C7组成。

CT取电电路和太阳能取电电路通过低压降二极管并联实现自动无缝切换，电压高者优先供电；即当太阳能取电的能量较高，而CT取电由于负荷较小输出电压较低时，太阳能优先供电；当一次负荷较大，CT取电输出电压较高，太阳能取电较低时， CT取电优先供电，这样实现CT取电和太阳能取电的自动无缝切换，该方法结构简单，切换速度快。

CT取电与太阳能取电相结合作为主电源，电池作为备用电源，主电源与备用电源接入模拟开关的两个输入端，模拟开关的输出作为工作电源。默认情况下模拟开关选择主电源输出，通过电压监视芯片监视主电源的电压，当主电源的电压低于电压监视芯片的阈值时，电压监视芯片产生低电平复位信号控制模拟开关选择备用电源供电，能最大限度地减小环境对取能的影响，减少电池电量消耗，延长产品使用寿命。

上述电路同时利用CT取电，太阳能取电，电池供电三种优势互补供电方法有机结合，保证在各种环境条件下终端供电可靠性，三种电源无需CPU控制能够实现自动无缝切换，保证故障指示定位终端长期不间断运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路，其特征在于：包括太阳能取电电路、CT取电电路、LDO、电池、模拟开关和电源监视芯片；

所述太阳能取电电路的输出端通过第一低压降二极管与LDO的输入端连接，所述CT取电电路的输出端通过第二低压降二极管与LDO的输入端连接，所述LDO的输出端与模拟开关的一个输入端连接，所述电池的输出端与模拟开关的另一个输入端连接，所述模拟开关的输出作为架空型故障指示定位终端的工作电源，所述电源监视芯片的输入端与LDO的输出端连接，所述电源监视芯片的输出端与模拟开关的控制输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路，其特征在于：所述CT取电电路包括依次连接的取电CT、切换控制电路、整流滤波电路和稳压防护电路。

3.根据权利要求2所述的一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路，其特征在于：所述取电CT与架空型故障指示定位终端的测量CT分时复用同一个绕组。

4.根据权利要求1所述的一种适用于架空型故障指示定位终端的取能电路，其特征在于：所述太阳能取电电路包括太阳能电池板、第三低压降二极管、超级电容和升压电路；

所述太阳能电池板、第三低压降二极管和升压电路依次连接，所述超级电容的一端与第三低压降二极管的输出端连接，所述超级电容的另一端接地。