CN204761314U - 一种应用于电缆工井的取电电源装置 - Google Patents
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Abstract
一种应用于电缆工井的取电电源装置，包括三路并联的取电电路、DC/DC充电管理电路、电容和数字控制芯片；该取电电路输出端与DC/DC充电管理电路和数字控制芯片相连；该数字控制芯片与DC/DC充电管理电路相连；每路取电电路包括依次相连的CT互感器、冲击保护电路和可控整流模块，该可控整流模块与数字控制芯片相连；该电容并联于取电电路输出端。本实用新型不仅能有效的保护电源装置及潜水泵不被烧毁，更能避免传统方法中在一次侧电流不足或者断电的情况下保证潜水泵的正常运行，使工井内积水的正常排出，应用前景良好，可带来较高的经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统技术领域的供电装置，具体为一种应用于电缆工井的取电电源装置。
背景技术
高压输电线路有电缆输电线路和架空输电线路之分，对于埋设在地下的电缆输电线路，其工井内部容易因汛期而造成积水，线路被水浸泡从而影响电缆设备的安全运行，通过潜水泵对工井内部的积水进行抽取排除可解决该隐患，传统的CT感应取电利用电磁感应原理，通过电流互感器感应高压侧的电流获取能量为潜水泵的提供供电来源，但传统CT感应取电电源主要运用于在线监测环节，其功率较小，不能直接驱动潜水泵，大功率的CT感应取电装置对铁芯和线圈提出巨大的挑战，技术复杂、成本费用高；同时CT感应取电装置容易受到电缆输电线路电流大小的影响，当输电电路电流不足或者发生停电的情况下，无法使潜水泵正常的工作。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种电缆工井的取电电源装置，该装置能输出大功率的能量直接驱动潜水泵实现排水功能。
本实用新型采用如下技术方案：
一种应用于电缆工井的取电电源装置，其特征在于：包括三路并联的取电电路、DC/DC充电管理电路、电容和数字控制芯片；该取电电路输出端与DC/DC充电管理电路和数字控制芯片相连；该数字控制芯片与DC/DC充电管理电路相连；每路取电电路包括依次相连的CT互感器、冲击保护电路和可控整流模块，该可控整流模块与数字控制芯片相连；该电容并联于取电电路输出端。
优选的，所述可控整流模块包括一个双向晶闸管和四个二极管；该四个二极管正、负极依次相连构成以整流回路，该整流回路的输入端与双向晶闸管并联，输出端与电容并联且作为取电电路输出端。
优选的，所述双向晶闸管采用光耦MOC3081。
优选的，所述DC/DC充电管理电路采用隔离型DC/DC变换器，其为反激式或正激式或半桥式或全桥式。
优选的，所述DC/DC充电管理电路采用非隔离型DC/DC变换器，其包括BUCK式或BOOST式或BUCK-BOOST式或CUK式或SEPIC式或ZETA式。
优选的，还包括第一开关和第二开关，所述DC/DC充电管理电路分别通过第一开关和第二开关与潜水泵和蓄电池相连以供电，所述数字控制芯片与第一开关和第二开关相连以控制通断。
优选的，所述数字控制芯片采用DSP28027处理器。
由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型通过冲击保护电路，有效保护了感应电源装置及后方潜水泵、蓄电池等负载的安全；在相同一次侧电流的情况下，通过三路取电电路并联得到原有功率3倍的能量；蓄电池保证了高压电缆线路发生断电或者电流不足时，潜水泵的正常运行；采用数字控制芯片实现电路的控制，有利于后续如工井内环境(温度、湿度等)采集、GPRS数据传输等功能的扩展。所设计电路性能稳定、实用性强，具有广泛的开发及应用前景。
附图说明
图1为本实用新型结构图；
图2为本实用新型可控整流电路示意图；
其中：L1、L2、L3均为CT互感器，C为电容，D为二极管，SCR1为双向晶闸管,S1、S2分别为第一开关和第二开关。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
参照图1、图2，一种应用于电缆工井的取电电源装置，包括三路并联的取电电路、DC/DC充电管理电路、电容C1、数字控制芯片、第一开关S1和第二开关S2。每路取电电路包括依次相连的CT互感器(L1、L2、L3)、冲击保护电路和可控整流模块。该CT互感器L1的两输出端与冲击保护电路相连，冲击保护电路的输出端与可控整流模块相连。该可控整流模块输出端作为该取电电路的输出端。三路的CT互感器L1、L2、L3分别穿设于三相高压电缆输电线路的三相上，取电电路的输出端并联有电容C1并输出稳定的直流电压U1，并与DC/DC充电管理电路和数字控制芯片相连。该数字控制芯片与DC/DC充电管理电路、第一开关S1、第二开关S2相连。采集DC/DC充电管理电路输出端电压Uo及电流I1、I2，通过Uo和I2控制DC/DC充电管理电路中的PWM信号，从而控制蓄电池进行三段式充电，保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。该电容C1并联于取电电路输出端。DC/DC充电管理电路分别通过第一开关S1和第二开关S2与潜水泵和蓄电池相连以供电，数字控制芯片与第一开关S1和第二开关S2相连以控制通断。
可控整流模块包括一个双向晶闸管和四个二极管D；该四个二极管D正、负极依次相连构成以整流回路，该整流回路的输入端与双向晶闸管并联，输出端与电容C1并联且作为取电电路输出端。双向晶闸管采用光耦MOC3081。该可控整流模块与数字控制芯片相连。数字控制芯片采样整流桥后的母线电压U1并进行判断，当电压U1高于设定的上限值时，触发双向晶闸管SCR1，二次侧电流被双向晶闸管SCR1短路形成旁路回路，随着电容C1储存的能量不断向负载释放，两端电压U1不断下降，当其值低于设定的下限值时，关闭双向晶闸管SCR1，此时二次侧电流通过整流回路向电容C1充电，同时为后级负载提供能量。通过控制双向晶闸管SCR1的通断，以此控制整流回路和旁路回路的比例，进而使母线电压U1稳定在一定的范围内。
本发明的CT互感器(包括L1、L2、L3)内径120mm、唤醒电流20A、最大持续工作负荷电流1000A、功流比大于0.14、开路电压小于60V、额定一次侧电流100A、额定功率50W。潜水泵电源电压24V、额定功率130W、额定扬程10m、额定流量8m3/h、出水口径25mm。蓄电池为两个12V、20AH的铅酸蓄电池串联而成。DC/DC充电管理电路采用隔离型DC/DC变换器，其为反激式或正激式或半桥式或全桥式。DC/DC充电管理电路采用非隔离型DC/DC变换器，其包括BUCK式或BOOST式或BUCK-BOOST式或CUK式或SEPIC式或ZETA式。
母线电压U1通过上述的滞环控制稳定在30V左右，通过降压(Buck)电路为两节串联的蓄电池和潜水泵提供能量。在相同一次侧电流的情况下，与单路CT感应取电相比，三路CT功率得到3倍的功率，同时由于一次侧电流相角相差120度，三路CT互感器电流经整流、并联后得到的直流电源的频率为单路CT互感器的3倍，母线纹波更小；并联后的母线电压通过DC/DC充电管理电路一方面实现对蓄电池的充电，一方面直接为潜水泵提供电能,当输电电路电流不足或者发生停电时，打开蓄电池与潜水泵之间的第二开关S2，由蓄电池提供潜水泵所需电能，保证潜水泵正常排水。为解决电路中共地的问题及减少辅助电源的引入，Buck电路中的开关器件采用P-Mosfet，单片机出来的信号无法直接驱动P-Mosfet，需经三极管放大后在直接驱动P-Mosfet；双向晶闸管采用MOC3081光耦驱动；第一开关、第二开关S1、S2采用JZC-33F继电器。
通过芯片TPS54231降压产生3.3V为DSP28027所需的电源；电池电压、母线电压采样使用TL084芯片；蓄电池电流先通过ACS712-5A把电流信号转换成电压信号后，再经过运放接入单片机的采样接口处实现数字采样。
上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种应用于电缆工井的取电电源装置，其特征在于：包括三路并联的取电电路、DC/DC充电管理电路、电容和数字控制芯片；该取电电路输出端与DC/DC充电管理电路和数字控制芯片相连；该数字控制芯片与DC/DC充电管理电路相连；每路取电电路包括依次相连的CT互感器、冲击保护电路和可控整流模块，该可控整流模块与数字控制芯片相连；该电容并联于取电电路输出端。
2.如权利要求1所述的一种应用于电缆工井的取电电源装置，其特征在于：所述可控整流模块包括一个双向晶闸管和四个二极管；该四个二极管正、负极依次相连构成以整流回路，该整流回路的输入端与双向晶闸管并联，输出端与电容并联且作为取电电路输出端。
3.如权利要求2所述的一种应用于电缆工井的取电电源装置，其特征在于：所述双向晶闸管采用光耦MOC3081。
4.如权利要求1所述的一种应用于电缆工井的取电电源装置，其特征在于：所述DC/DC充电管理电路采用隔离型DC/DC变换器，其为反激式或正激式或半桥式或全桥式。
5.如权利要求1所述的一种应用于电缆工井的取电电源装置，其特征在于：所述DC/DC充电管理电路采用非隔离型DC/DC变换器，其包括BUCK式或BOOST式或BUCK-BOOST式或CUK式或SEPIC式或ZETA式。
6.如权利要求1所述的一种应用于电缆工井的取电电源装置，其特征在于：还包括第一开关和第二开关，所述DC/DC充电管理电路分别通过第一开关和第二开关与潜水泵和蓄电池相连以供电，所述数字控制芯片与第一开关和第二开关相连以控制通断。
7.如权利要求1所述的一种应用于电缆工井的取电电源装置，其特征在于：所述数字控制芯片采用DSP28027处理器。
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| CN109861366A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-07 | 广东电网有限责任公司 | 一种用于高压电缆监测设备的双ct取电供电装置 |
| CN110995029A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-04-10 | 国网冀北电力有限公司经济技术研究院 | 一种基于电磁互感自取电的恒压并联电流补偿方法 |
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