CN103516057A - 基于电流互感器取电的电源系统 - Google Patents

Abstract

基于电流互感器取电的电源系统，专用于实现电力配网自动化和智能化的电源系统，为电力自动化终端设备提供稳定的电源，包括：供电式电流互感器、电流互感器测试模块、滤波模块、整流模块、开关电源模块、储能模块、控制模块、电源输出模块。供电式电流互感器与电流互感器测试模块连接，测试电流互感器的非线性工作特性，获取电流互感器电流及功率传输特性，得到其传输特性曲线；滤波模块、整流模块与开关电源模块连接，处理电流互感器的输入信号；储能模块、控制模块与电源输出模块连接，控制模块通过高性能微处理器控制储能模块的充电电路和放电电路，通过电源输出模块输出平滑稳定的电源。

Description

基于电流互感器取电的电源系统

发明名称 

基于电流互感器取电的电源系统 

技术领域

本发明专利属于发明一种专用于配网自动化和智能化的电源系统，该系统为电力自动化终端设备提供稳定可靠的直流电源。 

背景技术

电网的自动化和智能化一直是各国电力系统工作者关注的问题。智能电网为生产和生活用电提供了可靠的保证。智能电网的正常运行由配电自动化设备的相互协作完成。只有完成配电自动化设备安全可靠的运行，才能保证智能电网正常工作。配电自动化终端设备供电电源的安全稳定是保证配电自动化终端设备正常工作，确保智能电网安全运行的基本要求。 

现有的配电自动化终端电源多采用电压互感器取电的方式。电压互感器取电的配电自动化终端电源体积较大、成本高、安装不方便。在环网柜或其它体积较小的空间内安装难以实现，而户外安装的电压互感器易受到外力的损坏，运行的安全性受到影响。 

基于电流互感器取电的电源系统具有体积小，成本低，安装方便等特点，且采用电流互感器取电作为中端设备的供电电源，供电更稳定可靠。 

发明内容

本发明专利的目的是提供一种专用于配网自动化和智能化的电源系统，该系统为电力自动化终端设备提供稳定可靠的直流电源。该电源系统包括供电式电流互感器，电流互感器测试模块，滤波模块，整流模块，开关电源模块，储能模块，控制模块，电源输出模块组成。 

供电式电流互感器提供交流电源的输入部分，高压侧一次电流流经供电式电流互感器，互感器的二次输出作为交流电源的输入部分。 

电流互感器测试模块用来测试电流互感器的非线性工作特性，获取电流互感器电流及功率传输特性，得到其传输特性曲线。 

滤波模块和整流模块用来将互感器提供的交流电源输入进行滤波处理和 整流处理。开关电源模块利用现代电力技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压。 

储能模块配合开关电源一起使用，在提高开关电源输出功率的情况下，增强电源的稳定性。 

控制模块通过高性能微处理器控制储能器件的充电电路和放电电路，增强储能器件的使用时间。电源输出模块输出稳定可调的直流电源，供电力自动化终端供电设备使用。 

附图说明

图1是本发明结构示意图。 

图中标号：1-供电式电流互感器2-电流互感器测试模块3-二次侧线性负载4-滤波模块5-整流模块6-开关电源模块7-防倒流二极管8-MOSFET开关器件9-储能电容10-负载11-储能模块12-控制模块13-高性能微处理器14-运算放大器15-电源输出模块 

具体实施方式：

基于电流互感器取电的电源系统，其具体实施方式包括：电流互感器的取电处理，电流互感器的工作特性、功率传输处理，滤波、整流处理，开关电源的处理，储能模块的充放电处理，稳定的电源输出处理。 

电流互感器的取电处理是由供电式电流互感器(1)组成。高压侧一次电流经过供电式电流互感器(1)变换成二次电流输出，作为交流电源的输入部分。 

电流互感器的工作特性、功率传输处理是由供电式电流互感器(1)、电流互感器测试模块(2)、二次侧线性负载(3)组成。通过不断调整一次侧电流输入大小，测量二次侧的输出电流，同时测量二次侧线性负载(3)上的电压，得到电流互感器的功率输出曲线，饱和度曲线，从而得到电流互感器的工作特性。 

滤波、整流处理是由滤波模块(4)、整流模块(5)组成。滤波模块(4)共模滤波器、RC滤波电路组成，将电流互感器出来的交流输入中的杂波滤除，得到比较平滑的交流输入信号。整流模块(5)实现由交流信号变换成直流信号的功能。 

开关电源的处理是由开关电源模块(6)、防倒流二极管(7)、MOSFET开 关器件(8)组成。MOSFET开关器件(8)导通的控制采取脉冲宽度调节(PWM)与电压门限控制相结合的方式，使输出电压值偏差更小。防倒流二极管(7)的主要作用是防止电流倒流，降低其损耗。 

储能模块的充放电处理由储能电容(9)、负载(10)、储能模块(11)、控制模块(12)、高性能微处理器(13)和运算放大器(14)组成。储能电容(9)和储能模块(11)为储能器件，用以储存电量。控制模块(12)、高性能微处理器(13)和运算放大器(14)为控制部分，用以控制对储能器件的充放电，负载(10)为限流负载，用以在充电过程中减小电流，防止对储能器件的损坏。高性能微处理器(13)经过处理运算放大器(14)反馈回的电压信号，判断是否应该充电或放电，再通过控制模块(12)来实施充放电过程，通过负载(10)控制充放电的电流大小。 

稳定的电源输出处理由电源输出模块(15)组成。电源输出模块(15)内部带有可调节电位器，可以调节直流电源输出的大小，功率因素等参数。 

本发明采用先进的传感器技术，电流互感器取电技术。直接从高压电流互感器上获取能量，作为电源模块的输入信号。 

本发明采用新型的开关电源技术，将一种变化的非线性的交流电源经过电路处理，形成一种线性的稳定直流电源。 

本发明采用计算机控制技术，利用高性能微处理器和运算放大器等器件控制储能器件的充放电过程和充放电时间。本发明采用能量转化技术，将化学能转化成电能使用，将电能转化成化学能存储。 

本发明采用抗干扰设计技术，硬件方面，采用共模滤波器，RC滤波处理，将杂波，尖波信号滤掉，形成较稳定的直流电源。软件方面，采用了软件滤波算法，傅里叶变换算法，使软件具有很强的兼容性。 

从经济角度上，本发明省去了体积较大的电压互感器，省去了UPS等设备，充分利用电流互感器的特性，大大节省了成本。同时还环保。 

从实用性和可操作性上，本发明采用体积较小的电流互感器，安装接线极为方便，操作简单，可适用于多种柜型，极大地增强了实用性和可操作性。。 

从稳定性上，本发明采用电流互感器取电和蓄电池共同给系统供电的方式，增强了稳定性。 

Claims (1)

1.基于电流互感器取电的电源系统主要包括：供电式电流互感器(1)、电流互感器测试模块(2)、二次侧线性负载(3)、滤波模块(4)、整流模块(5)、开关电源模块(6)、防倒流二极管(7)、MOSFET开关器件(8)、储能电容(9)、负载(10)、储能模块(11)、控制模块(12)、高性能微处理器(13)、运算放大器(14)和电源输出模块(15)。供电式电流互感器(1)用于提供交流电源的输入部分，高压侧一次电流流经供电式电流互感器(1)，互感器的二次输出作为交流电源的输入部分。电流互感器测试模块(2)和二次侧线性负载(3)结合测试电流互感器传输的非线性特性以及饱和特性。滤波模块(4)和整流模块(5)对输入的交流电源进行滤波和整流处理，得到较平滑稳定的电源。开关电源模块(6)内部由防倒流二极管(7)、MOSFET开关器件(8)、储能电容(9)和负载(10)组成，形成稳定平滑的直流电源输出。储能模块(11)为输出电源提供备用电源，在发生故障时可正常使用，不影响供电。控制模块(12)由高性能微处理器(13)、运算放大器(14)组成。高性能微处理器(13)通过运算放大器(14)比较来控制储能模块(11)的充放电过程以及时间。电源输出模块(15)为稳定输出可调的直流电源供电力自动化终端设备使用。