一种分布式电源小电流启动装置的制作方法

1.本实用新型属于电力系统领域，涉及一种分布式电源小电流供电系统，尤其是一种分布式电源小电流启动装置。


背景技术：

2.在电力系统中，要提升对电力系统设备健康水平，需要对电力设备状态进行在线的、实时的监测，以达到提前预警及检修的目的。而要实现对这些设备进行实时的、在线监测需要依靠大量的传感器和测量装置，由于电力设备分布地理环境复杂，实际上，难以提供稳定、可靠、经济的供电电源，比如对电力电缆的接头进行监测，传感器及监测设备需要安装在电缆铺设沿途的电缆接地箱附近，而为这些监测设备供能的电源有时将不易获取，如何为分布地理环境复杂的器件提供可靠、稳定、经济的供电电源成为一个非常重要的问题。
3.单独使用电池供能只能为低功耗的高压电缆监测设备供电较长时间，但是当监测设备具有高速采集功能和大量数据传输功能时，其功能往往需要达到数瓦。在这种情况下，仅仅依靠电池供电是不可行的，这时就需要根据现场环境，从现场获取能量给监测设备提供电源。
4.虽然目前市场上相关产品，由于缺少对现场应用场景的了解，往往存在性能不可靠、使用不灵活等问题。另外在接地电缆上有时电流仅仅只有1a，在如此小的电流范围内进行能量收集供给后端负载进行1小时的间隔工作，现有产品还无法做到，因此需要寻找一种新的装置或方法解决此类问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本实用新型提供了一种分布式电源小电流启动装置。
6.取能模块，ct感应电源，所述ct感应电源一端联结所述取能模块，另一端联结接地箱的接地线；顺次联结在ct感应电源后侧的保护电路及整流电路，联结在所述整流电路后侧的能量收集模块，所述能量收集模块联结充放电电容，所述充放电电容通过第一输出电路联结用电装置；所述能量收集模块联结备用电源，所述备用电源通过第二输出电路联结所述用电装置，所述能量收集模块与所述第一输出电路和所述第二输出电路联结，所述能量收集模块还联结提供监测信号的监测模块。
7.本技术方案提供了一种新的设计思路，通过ct感应电源与接地线联结进行取能，并通过保护电路和整流电路得到满足需求的电压或电流，并通过能量收集模块对充放电电容进行充电储能，利用充放电电容在一定条件下和备用电池配合对用电装置进行连续供电，如此解决了目前无法对电力系统中分布的各类特定监测设备进行稳定持续长时、安全低成本供电，保证其正常工作。
8.另外，根据本实用新型公开的分布式电源小电流启动装置还具有如下附加技术特征：
9.进一步地，所述启动装置还包括太阳能供电装置，所述太阳能供电装置联结所述能量收集模块。
10.为了进一步弥补取能功能，增加太阳能供电装置，同时，也可以增加整个装置的使用寿命，进一步减少失效几率。
11.进一步地，所述充放电电容包括锂离子电容和存储电容。
12.锂离子电容和存储电容一同起到充电储能和向用电装置供电的功能，同时本装置预设监测锂离子电容上的充电截至电压，当锂离子电容达到充电截至电压时，充电结束，起到安全保护功能。
13.进一步地，所述第一输出电路和所述第二输出电路包括开关模组和dc/dc芯片，所述能量收集模块与所述第一输出电路和所述第二输出电路中的所述开关模组联结。
14.预设判断电压值v1和v2，此两个预设值是为了判定相应部件是否进行工作的状态值，在整体电路工作中，监测模块监测到储存电容上的电压大于v1时，储存电容向外放电，低于v2时启用备用电源，此时监测模块中的输出指令信号值为0。
15.进一步地，所述保护电路包括大功率tvs管，和联结在所述大功率tvs管后侧的滤波部件，和联结在所述滤波部件后侧稳压部件，和联结在所述稳压部件后侧的泄放mos管。
16.ct取电电源安装在接地箱内，用于在1a电力电缆三相接地线上取能，随后经过此保护电路用于把电压钳位在一定的安全电压值，如5.1v，主要是为了防止接地电流在雷击条件下会对后级取能电路产生不可逆的损害。
17.进一步地，所述能量收集模块内置mppt功能模组。
18.内置mppt功能模组可以让本装置使用开路电压小于5v的太阳板进行能量输入，进一步满足储能的需求和供给。
19.进一步地，所述ct感应电源包括完整磁环，所述ct感应电源与三相多根接地线联结。所述完整磁环采用150k磁导率超微晶铁心。
20.在如以下场景下：高压电缆和在线监测安装在电力隧道内部，由于电力隧道离监测室比较远，现场无法通过长距离输电线供电以及无法通过有线的方式将现场的数据传输到监控室，因此现有技术使用独立电源进行供电，但独立电源也难以保证持续连续不间断供电，因此需要使用本实用新型提供的分布式电源小电流启动装置，其可以通过接电线上的小电流进行取能供电，具体方法如下：
21.现场采用ct取电电源加太阳能板输入取电方式，整个装置安装在接地箱内部，利用ct取电电源与abc三相的接地线联结并取能，产品工作模式采用间歇工作模式，如充电周期为1个小时的间歇工作模式，上报网关的工作时间为15秒；
22.工作中，充电过程：一方面，ct取电电源通过接地线进行取能，并经过四级保护电路将电压钳位在安全保护电压范围内以防止接地电流在如雷击条件下对后级取电电路产生不可逆的损害，如5.1v，电流经过整流电路，然后通过能量收集芯片将电流向充放电电容进行充电，实现ct取电电源充电功能；另一方面，太阳能供电装置直接联结能量收集芯片，并向充放电电容进行充电，实现太阳能电力的充电功能；当检测模块监测到充放电电容中的电压达到预设的充电截止电压时，则停止充电，其中充放电电容可以包括监测模块监测其电压作为充电截止电压监测因子的锂离子电容，和储存电容；
23.放电过程：当监测模块监测到储存电容上的电压大于等于预设判断电压v1时，能
量收集芯片控制储存电容一侧的开关模组打开，让充放电电容，包括锂离子电容和存储电容，进行放电，当放电到小于预设判断电压v2时，能量收集芯片控制储存电容一侧的开关模组关闭，此时让备用电池一侧的开关模组打开，充放电电容停止放电，让备用电池放电，此过程中，充电过程持续进行，当监测模块再一次监测到储存电容上的电压大于等于预设判断电压v1时，重复放电过程。
24.其中开关模组为pmos管。
25.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
26.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
27.图1是本实用新型实施例的ct取电电源和接地线联结的示意图；
28.图2是本实用新型实施例的整体电路示意图；
29.图3是本实用新型实施例的四级保护电路示意图。
30.其中，abc为ct线圈联结接地线示意，d为接地箱，e为太阳能输入。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”、“连通”、“相连”、“联结”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定联结，一体地联结，也可以是可拆卸联结；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；“配合”可以是面与面的配合，也可以是点与面或线与面的配合，也包括孔轴的配合，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.本实用新型的实用新型构思如下，通过ct感应电源与接地线联结进行取能，并通过保护电路和整流电路得到满足需求的电压或电流，并通过能量收集模块对充放电电容进行充电储能，利用充放电电容在一定条件下和备用电池配合对用电装置进行连续供电，如此解决了目前无法对电力系统中分布的各类特定监测设备进行稳定持续长时、安全低成本供电，保证其正常工作。
35.下面将参照附图来描述本实用新型的粘钢片的对位装置，其中图1是本实用新型实施例的ct取电电源和接地线联结的示意图；图2是本实用新型实施例的整体电路示意图；
图3是本实用新型实施例的四级保护电路示意图。
36.如图1、2所示，根据本实用新型的实施例，所述分布式电源小电流启动装置包括取能模块，ct感应电源，所述ct感应电源一端联结所述取能模块，另一端联结接地箱的接地线；顺次联结在ct感应电源后侧的保护电路及整流电路，联结在所述整流电路后侧的能量收集模块，所述能量收集模块联结充放电电容，所述充放电电容通过第一输出电路联结用电装置；所述能量收集模块联结备用电源，所述备用电源通过第二输出电路联结所述用电装置，所述能量收集模块与所述第一输出电路和所述第二输出电路联结，所述能量收集模块还联结提供监测信号的监测模块。
37.根据本专利背景技术中对现有技术所述，对于分布地理环境复杂的器件提供可靠、稳定、经济的供电电源尚且无良好的解决方案；而本实用新型公开的分布式电源小电流启动装置，采用ct取电电源和太阳能供电以及电池结合供电，解决了目前无法对电力系统中分布的各类特定监测设备进行稳定持续长时、安全低成本供电，保证其正常工作。
38.另外，根据本实用新型公开的分布式电源小电流启动装置的还具有如下附加技术特征：
39.根据本实用新型的实施例，所述启动装置还包括太阳能供电装置，所述太阳能供电装置联结所述能量收集模块。
40.根据本实用新型的实施例，所述充放电电容包括锂离子电容和存储电容。预设系统充电截止电压为v，当所述锂离子电容电压达到充电截止电压v时，所述充放电电容停止充电。
41.根据本实用新型的实施例，所述第一输出电路和所述第二输出电路包括开关模组和dc/dc芯片，所述能量收集模块与所述第一输出电路和所述第二输出电路中的所述开关模组联结，所述开关模组可以是pmos管。
42.根据本实用新型的一些实施例，所述保护电路包括大功率tvs管，和联结在所述大功率tvs管后侧的滤波部件，和联结在所述滤波部件后侧稳压部件，和联结在所述稳压部件后侧的泄放mos管。
43.根据本实用新型的一些实施例，所述能量收集模块内置mppt功能模组，因此亦可以使用开路电压小于5v的太阳板进行能量输入，满足储能的需求和供给。
44.根据本实用新型的一些实施例，所述ct感应电源包括完整磁环，所述ct感应电源与三相多根接地线联结。所述完整磁环采用150k磁导率超微晶铁心。
45.根据本实用新型的一个实施例，在如以下场景下：高压电缆和在线监测安装在电力隧道内部，由于电力隧道离监测室比较远，现场无法通过长距离输电线供电以及无法通过有线的方式将现场的数据传输到监控室，因此现有技术使用独立电源进行供电，但独立电源也难以保证持续连续不间断供电，因此需要使用本实用新型提供的分布式电源小电流启动装置，其可以通过接电线上的小电流进行取能供电，具体方法如下：
46.现场采用ct取电电源加太阳能板输入取电方式，整个装置安装在接地箱内部，利用ct取电电源与abc三相的接地线联结并取能，产品工作模式采用间歇工作模式，如充电周期为1个小时的间歇工作模式，上报网关的工作时间为15秒；
47.工作中，充电过程：一方面，ct取电电源通过接地线进行取能，并经过四级保护电路将电压钳位在安全保护电压范围内以防止接地电流在如雷击条件下对后级取电电路产
生不可逆的损害，如5.1v，电流经过整流电路，然后通过能量收集芯片将电流向充放电电容进行充电，实现ct取电电源充电功能；另一方面，太阳能供电装置直接联结能量收集芯片，并向充放电电容进行充电，实现太阳能电力的充电功能；当检测模块监测到充放电电容中的电压达到预设的充电截止电压时，则停止充电，其中充放电电容可以包括监测模块监测其电压作为充电截止电压监测因子的锂离子电容，和储存电容；
48.放电过程：当监测模块监测到储存电容上的电压大于等于预设判断电压v1时，能量收集芯片控制储存电容一侧的开关模组打开，让充放电电容，包括锂离子电容和存储电容，进行放电，当放电到小于预设判断电压v2时，能量收集芯片控制储存电容一侧的开关模组关闭，此时让备用电池一侧的开关模组打开，充放电电容停止放电，让备用电池放电，此过程中，充电过程持续进行，当监测模块再一次监测到储存电容上的电压大于等于预设判断电压v1时，重复放电过程。
49.其中开关模组为pmos管。
50.根据本实用新型的一个实施例，四级保护电路包括tvs管、emc滤波、稳压管及泄放mos管，所述四级保护电路用于防止当一次侧出现大电流时对后级电路的损害，随后通过能量收集芯片进行能量收集工作，在一次侧小电流下（1a）将收集到的能量储存在锂离子电容和存储电容里，当存储电容电压大于1.8v时能量收集芯片的冷启动结束，能量收集芯片才可以控制存储电容一侧的pmos开关让存储电容对外放电，vbat_ok信号起到了监测存储电容电压的作用。
51.根据本实用新型的一个实施例，电路工作中，当vbat_ok监测到储存电容上电压等于预设判断电压v1时，能量收集芯片控制存储电容一侧的pmos管打开，让存储电容通过后级的dc/dc芯片对外放电，当放电到小于预设判断电压v2时，能量收集芯片控制存储电容一侧的pmos管关闭，而让备用电池一侧的pmos管打开，让存储电容停止放电而让备用电池放电，备用电池选用3.6v19ah的锂亚电池，主要作用是当接地线上的电流小于1a时起到备用放电的作用，保证产品的长时间运行。dc/dc芯片采用ti的升降压输入芯片，输入电压范围是1.8v~5.5v，满足备用电池和储存电容电压的输入范围，输出稳定3.3v1a,如表1中所示；设定充电截止电压为v，当vbat_ok监测到锂离子电容电压或存储电容电压达到v时，此时，充放电电容，包括锂离子电容和存储电容，停止充电。
[0052][0053]
任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。
[0054]
尽管参照本实用新型的多个示意性实施例对本实用新型的具体实施方式进行了
详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本实用新型原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本实用新型的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。