CN204578202U - 适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，包括复合式电源模块、选通单元、BUCK型DC-DC恒流充电模块、储能介质、输出自动选通二极管、应急供电二极管和BOOST型DC-DC调压模块；复合式电源模块包括PT供电AC/DC模块和CT供电AC/DC模块。本实用新型采用了包含多种常用取电方式的复合供电模块，能实现断路器在户内/外应用时外部供电类型的互为备用，提高了供电可靠性；能自动实现复合式电源模块多路输入时自动选通任一路输出的功能，避免了复杂的检测单元及延时；能自动实现BOOST型DC-DC调压模块故障时储能介质应急供电输出，进一步提高了供电可靠性；采用超级电容器作为储能介质，因其使用寿命长，可以实现真正意义上的免维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及操作电源供电系统领域，具体涉及一种适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源。
背景技术
高压永磁真空开关是近年来发展的一种新型操动机构，其操作电源通常为24V直流电。为了实现对高压永磁真空开关操作的不间断供电，目前已公开的供电方案包括三种：第一种方案如图1所示，采用PT输入220V低压交流电作为操作供电输入电源(正常工作方式)，通过AC-DC整流模块将220V交流电变换成24V直流电，为高压永磁真空开关操作控制箱中的控制器和执行机构正常供电。同时操作控制箱中备有低压免维护电池作为储能介质，经AC-DC充电模块给电池恒流充电。当检测到220V低压交流电失效时(备用工作方式)，免维护电池通过DC-DC放电模块输出24V直流电，从而可以解决开关在线路停电状态下的操作电源供电问题。第二种方案中，如图2所示，将储能电池的供电电源从220V交流取电改为从24V直流取电，这样正常工作时由双向DC-DC单元给储能电池恒流充电；而一旦检测到220V交流失电时即经由上述双向DC-DC模块输出24V直流电。第三种方案中，如图3所示，正常工作时220V交流电整流为低压直流电，再经Buck型DC-DC斩波调压模块变换为24V直流电输出，同时经Buck型DC-DC恒流充电模块给超级电容充电；而一旦故障则由超级电容经二极管后再由Buck型DC-DC调压模块将电容电压变换为恒定的24V直流电输出。
虽然上述三种设计方案均能实现操作电源的不间断供电能力，但仍然存在以下问题：1、上述三种方案中的供电方式单一，采用PT或CT取电的方式难以适用于线路失电时提供操作电源；2、在多个供电电源互为备用时，需实时监测其他输入源的工作状态来选择当前供电单元，这一方面使得切换逻辑复杂，同时又严重依赖于监测单元，若监测单元故障则可能导致多路同时供电而相互干扰或都不供电，从而降低系统可靠性；3、在方式③中由DC-DC斩波单元作为电源系统与后继负载的唯一接口单元，一旦该斩波单元发生故障就会导致负载失电，降低系统可靠性。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种结构简单、成本低廉、可靠性高的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源。
为实现上述目的，本实用新型所设计的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，其特殊之处在于，包括复合式电源模块、选通单元、BUCK型DC-DC恒流充电模块、储能介质、输出自动选通二极管、应急供电二极管和BOOST型DC-DC调压模块；所述复合式电源模块包括PT供电AC/DC模块和CT供电AC/DC模块；所述复合式电源模块的所有输出端与选通单元的输入端连接，所述选通单元的输出端与BUCK型DC-DC恒流充电模块的输入端和BOOST型DC-DC调压模块的输入端并联，所述BUCK型DC-DC恒流充电模块的输出端与储能介质并联，所述储能介质的高压输出端与输出自动选通二极管的输入端和应急供电二极管的输入端并联，所述输出自动选通二极管的输出端与BOOST型DC-DC调压模块的高压输入端并联，所述应急供电二极管的输出端与BOOST型DC-DC调压模块的高压输出端并联。
进一步地，所述复合式电源模块还包括室内直流供电的DC/DC模块和光伏电池板供电的DC/DC模块。复合式电源模块中包括四个供电源所配的DC/DC模块或者AC/DC模块都已存在于电力操作电源系统内，根据现场使用需要，可以配不同类型的输入源。例如，室内使用时，可以配置光伏电池板供电的DC/DC模块，将光伏电池板装于屋顶，其输出引入光伏电池板供电对应的DC/DC模块的输入端口；室外使用时，四种输入源均可接入，其中室内直流供电端口可以外接其他直流输入(如蓄电池)，从而起到互为备用的效果。
更进一步地，所述选通单元为多重化二极管桥式线选电路。多重化二极管桥式线选电路或者逻辑门电路均可实现复合式电源模块多路输入时自动选通任一路输出的功能。
更进一步地，所述储能介质为超级电容器。超级电容器具有高性能、使用寿命长、免维护的优点。
更进一步地，所述PT供电AC/DC模块、CT供电AC/DC模块、室内直流供电的DC/DC模块和光伏电池板供电的DC/DC模块的输出电压为10～30V。
最佳地，所述PT供电AC/DC模块、CT供电AC/DC模块、室内直流供电的DC/DC模块和光伏电池板供电的DC/DC模块的输出电压为20～24V。各模块的输出电压在20V-24V之间且略有偏差并按照设定的优先级从高到低排列。其中，所述PT供电AC/DC模块的输出电压为23～24V，所述CT供电AC/DC模块的输出电压为22～23V，所述室内直流供电的DC/DC模块的输出电压为21～22V，所述光伏电池板供电的DC/DC模块的输出电压为20～21V，则各供电模块的输出优先顺序依次设定为PT供电AC/DC模块、CT供电AC/DC模块、室内直流供电的DC/DC模块和光伏电池板供电的DC/DC模块，
本实用新型较现有技术的有益之处在于：其一、本实用新型采用了包含多种常用取电方式的复合供电模块，能实现断路器在户内/外应用时外部供电类型的互为备用，提高了供电可靠性；其二、多重化二极管桥式线或选通单元能自动实现复合式电源模块多路输入时自动选通任一路输出的功能，避免了复杂的检测单元及延时；其三、应急供电二极管还能自动实现BOOST型DC-DC调压模块故障时储能介质应急供电输出，进一步提高了供电可靠性；其四、采用超级电容器作为储能介质，因其使用寿命长，可以实现真正意义上的免维护。
附图说明
图1为现有技术第一种方案的结构示意图。
图2为现有技术第二种方案的结构示意图。
图3为现有技术第三种方案的结构示意图。
图4为本实用新型的结构示意图。
图中：1.复合式电源模块，1-1.PT供电AC/DC模块，1-2.CT供电AC/DC模块，1-3.室内直流供电的DC/DC模块，1-4.光伏电池板供电的DC/DC模块，2.选通单元，3.BUCK型DC-DC恒流充电模块，4.储能介质，5.输出自动选通二极管，6.应急供电二极管，7.BOOST型DC-DC调压模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
如图4所示，本实用新型所提供的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，包括复合式电源模块1、选通单元2、BUCK型DC-DC恒流充电模块3、储能介质4、输出自动选通二极管5、应急供电二极管6和BOOST型DC-DC调压模块7。
复合式电源模块1包括PT供电AC/DC模块1-1、CT供电AC/DC模块1-2、室内直流供电的DC/DC模块1-3和光伏电池板供电的DC/DC模块1-4四个部分。复合式电源模块1的四个输出端均与选通单元2的输入端连接，选通单元2的输出端与BUCK型DC-DC恒流充电模块3的输入端和BOOST型DC-DC调压模块7的输入端并联，BUCK型DC-DC恒流充电模块3的输出端与储能介质4并联，储能介质4的高压输出端与输出自动选通二极管5的输入端和应急供电二极管6的输入端并联，输出自动选通二极管5的输出端与BOOST型DC-DC调压模块7的高压输入端并联，应急供电二极管6的输出端与BOOST型DC-DC调压模块7的高压输出端并联。
工作过程为：系统同时装配有由PT供电的AC/DC模块1-1、CT供电的AC/DC模块1-2、户内直流供电的DC/DC模块1-3以及光伏电池板供电的DC/DC模块1-4四种电源供电，且各模块的输出电压在20V-24V之间且略有偏差并按照设定的优先级从高到低排列。比如设定PT供电优先、其次是CT供电、再次是户内直流供电、最后是光伏电池板供电，则PT供电AC/DC模块1-1、CT供电AC/DC模块1-2、户内直流供电的DC/DC模块1-3和光伏电池板供电的DC/DC模块1-4四个模块的输出直流电压依次可设定为23-24V、22-23V、21-22V、20-21V。这样在优先级较高的模块供电时，优先级较低的模块被选通单元2中的二极管阻止而处在热备用状态；一旦优先级较高模块因失去输入源或自身故障导致该模块失电时，优先级较次的供电模块经过选通单元2中的二极管自动导通后对外供电，同时也阻止其他供电模块输出。如此以来就能确保各个输入源之间无需状态监测就能自动实现无缝切换，从而提高多输入源下的适应性。在任一输入源模块供电时，其一方面通过Boost型DC-DC斩波调压模块7输出24V直流电，供给高压永磁真空开关控制箱；同时又通过Buck型DC-DC恒流充电模块3给由超级电容器构成的储能介质4充电；储能介质4的充电电压最高不超过24V以确保应急供电二极管6截止。在所有输入源都失电时，超级电容器经过放电二极管5和Boost型DC-DC斩波调压模块7输出恒定的24V直流电。在Boost型DC-DC斩波调压模块7故障时，储能介质4经过应急供电二极管6输出不稳压的直流电给高压永磁真空开关控制箱，以提供应急供电电源。
相比较传统技术，本实用新型配置了多种输入电源供电，提高了其对室内外不同场合和多种供电方式下的适用性。利用简单可靠的二极管电路构造多重化二极管桥式线作为选通单元2来实现多种输入源下的自动选通功能，无需状态监测和复杂的供电切换逻辑，电路简单易于实现且实时性好。利用应急供电二极管6提供Boost型DC-DC斩波调压模块7故障时的应急供电电源，可在几乎不增加硬件的情况下进一步提高供电可靠性。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以设计出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，其特征在于：包括复合式电源模块(1)、选通单元(2)、BUCK型DC-DC恒流充电模块(3)、储能介质(4)、输出自动选通二极管(5)、应急供电二极管(6)和BOOST型DC-DC调压模块(7)；所述复合式电源模块(1)包括PT供电AC/DC模块(1-1)和CT供电AC/DC模块(1-2)；所述复合式电源模块(1)的所有输出端与选通单元(2)的输入端连接，所述选通单元(2)的输出端与BUCK型DC-DC恒流充电模块(3)的输入端和BOOST型DC-DC调压模块(7)的输入端并联，所述BUCK型DC-DC恒流充电模块(3)的输出端与储能介质(4)并联，所述储能介质(4)的高压输出端与输出自动选通二极管(5)的输入端和应急供电二极管(6)的输入端并联，所述输出自动选通二极管(5)的输出端与BOOST型DC-DC调压模块(7)的高压输入端并联，所述应急供电二极管(6)的输出端与BOOST型DC-DC调压模块(7)的高压输出端并联。
2.根据权利要求1所述的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，其特征在于：所述复合式电源模块(1)还包括室内直流供电的DC/DC模块(1-3)和光伏电池板供电的DC/DC模块(1-4)。
3.根据权利要求1所述的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，其特征在于：所述选通单元(2)为多重化二极管桥式线选电路。
4.根据权利要求1所述的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，其特征在于：所述储能介质(4)为超级电容器。
5.根据权利要求2所述的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，其特征在于：所述PT供电AC/DC模块(1-1)、CT供电AC/DC模块(1-2)、室内直流供电的DC/DC模块(1-3)和光伏电池板供电的DC/DC模块(1-4)的输出电压为10～30V。
6.根据权利要求5所述的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，其特征在于：所述PT供电AC/DC模块(1-1)、CT供电AC/DC模块(1-2)、室内直流供电的DC/DC模块(1-3)和光伏电池板供电的DC/DC模块(1-4)的输出电压为20～24V。
7.根据权利要求6所述的适用于户内外断路器的复合式不间断电力操作电源，其特征在于：所述PT供电AC/DC模块(1-1)的输出电压为23～24V，所述CT供电AC/DC模块(1-2)的输出电压为22～23V，所述室内直流供电的DC/DC模块(1-3)的输出电压为21～22V，所述光伏电池板供电的DC/DC模块(1-4)的输出电压为20～21V。
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