本发明专利技术提供一种基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置及系统，所述自供电保护装置包括：三相整流及稳压控制电路、开关电源隔离电路、脱扣跳闸控制电路和CPU，所述三相整流及稳压控制电路通过开关电源隔离电路与所述CPU相连接，所述三相整流及稳压控制电路与所述脱扣跳闸控制电路相连接，所述脱扣跳闸控制电路与所述CPU相连接；其中，所述三相整流及稳压控制电路通过调节RC振荡电路参数进而调节其PWM频率和占空比，能够动态回调CT整流的输出电压至设定电压值。本发明专利技术输出电压波动小、动态响应快、调节性能好、发热少且电流保护范围宽，还能够提高直接脱扣跳闸输出功率；利用开关电源变压器隔离，增加了CPU的运行可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自供电保护装置，尤其涉及一种基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置，并涉及包括了该基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置的系统。
技术介绍
随着城市配电网的不断发展，大量地埋电缆线路和环网柜得到普及应用；在环网柜等紧凑性安装场合，控制电源一般通过PT柜加装直流装置及蓄电池获取电源；若采用传统电磁式电压传感器，容易出现空间占用大、高压电极绝缘密封不够和铁磁谐振等隐患。自供电保护装置，由于采用电流感应取电方式，占用空间小，可以免除因加装直流装置及蓄电池而带来的额外负担，因此非常适合环网柜等无低压可靠控制电源且需要保护功能的场所。自供电保护装置电流感应取电，是利用电流互感器从交流电网中感应电流取得电能的一种方式，其输入为交流电网中幅值波动范围较大的交流电流，输出要求为稳定的直流电压。现有的自供电保护装置中，电流互感器的一次绕组匝数少，使用时一次绕组串联在被测线路里；二次绕组匝数多，作为供电绕组接入自供电保护装置的电流感应取电回路。电流互感器二次电流的大小由一次电流决定，二次电流产生的磁势是平衡一次电流的磁势的，如二次开路，其阻抗无限大，二次电流等于零，其磁势也等于零，就不能去平衡一次电流产生的磁势，那么一次电流将全部作用于励磁，使铁芯严重饱和；磁饱和使铁损增大，电流互感器发热，电流互感器线圈的绝缘也会因过热而被损坏；还会在铁芯上产生剩磁，增大互感器误差，影响二次电流输出，进而影响电流感应取电；最严重是由于磁饱和，交变磁通的正弦波变为梯形波，在磁通迅速变化的瞬间，二次线圈上将感应出较高的电压，其峰值可到几千伏，如此高的电压作用在二次线圈和二次回路上，对人身和设备都存在着严重的威胁。所以电流互感器在任何时候都是不允许二次侧开路运行的。目前用于自供电保护装置的电流感应取电及脱扣跳闸方法，主要有以下三种:1)取电CT 二次绕组输出大电流，整流后输出电压超出设定的电压值时，触发M0S管关断，进而将取电CT 二次绕组开路，来使整流输出电压降到设定的电压值；跳闸脱扣电磁铁工作电源由储能电容提供，通过电池和开关电源给储能电容充电。2)取电CT 二次绕组输出大电流，整流后输出电压超出设定的电压值时，通过控制M0S管导通，将整流桥输出侧直流电压短接，进而将取电CT 二次绕组短路，来使整流输出电压降到设定的电压值；该方法应用于采用专用定制电流互感器的自供电保护装置，同时利用电流互感器二次电流完成取电和模拟量采集。3)取电CT 二次绕组输出大电流时，通过稳压器件作为门限电压，触发可控硅导通，进而将CT 二次绕组短接来稳定整流输出电压。跳闸脱扣电磁铁工作电源由储能电容提供。以上三种方法存在以下问题1)第一种方法中，电流互感器存在二次侧开路运行的情况，对人身和设备都存在着严重的威胁；脱扣跳闸可靠性不高，跳闸能量来自于大容量电解储能电容，存在漏电流高，容量误差大，耐高温性较差，使用时间长容易失效的问题。跳闸输出能量取决于电解电容容量大小。2)第二种方法中，三相取电CT 二次绕组输出大电流时，由于通过控制MOS管导通，将整流桥输出侧直流电压短路，整流桥发热非常严重，影响装置系统运行可靠性；电流模拟量通过大功率电阻对整流输出直流电压采样，精度低，不支持谐波测量和分析；CPU跟整流输出电路及脱扣跳闸电路没有电气隔离，系统可靠性不高。3)第三种方法中，由于稳压器件动作和返回电压偏差，控制信号是工频，使整流输出电压纹波大，不稳定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种输出电压波动小、动态响应快、调节性能好、发热少且电流保护范围宽的基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置，并提供包括了该基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置的系统，同时还能够提高直接脱扣跳闸输出功率；利用开关电源变压器隔离，增加自供电保护装置的CPU运行可靠性。对此，本专利技术提供一种基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置，包括:三相整流及稳压控制电路、开关电源隔离电路、脱扣跳闸控制电路和CPU，所述三相整流及稳压控制电路通过开关电源隔离电路与所述CPU相连接，所述三相整流及稳压控制电路与所述脱扣跳闸控制电路相连接，所述脱扣跳闸控制电路与所述CPU相连接；其中，所述三相整流及稳压控制电路采用PWM驱动芯片实现电流模式下对其输出电压的检测和控制，所述三相整流及稳压控制电路通过调节RC振荡电路参数进而调节其PWM频率和占空比，当所述三相整流及稳压控制电路的取电CT整流后输出电压超出设定电压值时，由电流模式驱动PWM驱动芯片输出的高频PWM信号，调整其导通占空比，进而动态降低取电CT整流的输出电压以实现将其回调至设定电压值。本专利技术的进一步改进在于，所述三相整流及稳压控制电路包括三相电流互感器、整流桥BR1、整流桥BR2、M0S管Ql、M0S管Q2、M0S管Q3、M0S管Q4、电解电容El、TVS管TVS1和PWM驱动芯片U1，所述三相电流互感器的输出端依次与所述整流桥BR1、整流桥BR2和TVS管TVS1相连接，所述M0S管Q1和M0S管Q2分别并联于所述整流桥BR1的整流二极管上，所述M0S管Q3和M0S管Q4分别并联于所述整流桥BR2的整流二极管上，所述TVS管TVS1与所述PWM驱动芯片U1的电源端相连接；其中，所述三相电流互感器的取电CT二次绕组输出电流经过整流后，给后端电解电容E1充电，当取电CT 二次绕组电流过大，电解电容E1的电压大于预设电压值时，通过电流模式驱动PWM驱动芯片U1调整其输出信号占空比，控制M0S管Ql、M0S管Q2、M0S管Q3和M0S管Q4同时导通，电流直接通过这四个M0S管的导通回路实现回流，进而动态调整取电CT整流的输出电压回调至到设定电压值。本专利技术的进一步改进在于，所述M0S管Ql、M0S管Q2、M0S管Q3和M0S管Q4的导通内阻均在10毫欧以内。本专利技术的进一步改进在于，所述整流桥BR1包括整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3和整流二极管D4，所述三相电流互感器的A相取电CT输出绕组同名端分别与整流二极管D1的阳极和整流二极管D3的阴极相连接，所述三相电流互感器的B相取电CT输出绕组同名端分别与整流二极管D2的阳极和整流二极管D4的阴极相连接，所述整流二极管D1的阴极与整流二极管D2的阴极相连接，所述整流二极管D3的阳极和整流二极管D4的阳极相连接；所述M0S管Q1的栅极与所述PWM驱动芯片U1的输出端相连接，所述M0S管Ql的漏极与所述整流二极管D3的阴极相连接，所述MOS管Q1的源极与所述整流二极管D3的阳极相连接；所述MOS管Q2的栅极与所述PWM驱动芯片U1的输出端相连接，所述MOS管Q2的漏极与所述整流二极管D4的阴极相连接，所述MOS管Q2的源极与所述整流二极管D4的阳极相连接。本专利技术的进一步改进在于，所述整流桥BR2包括整流二极管D5、整流二极管D6、整流二极管D7和整流二极管D8，所述三相电流互感器的C相取电CT输出绕组同名端分别与整流二极管D5的阳极和整流二极管D7的阴极相连接；所述三相电流互感器的A相、B相和C相的取电CT输出绕组非同名端相互连接，再与整流二极管D6的阳极和整流二极管D8的阴极相连接；所述整流二极管D5的阴极与整流二极管D6的阴极相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于三相电流感应取电和跳闸的自供电保护装置，其特征在于，包括：三相整流及稳压控制电路、开关电源隔离电路、脱扣跳闸控制电路和CPU，所述三相整流及稳压控制电路通过开关电源隔离电路与所述CPU相连接，所述三相整流及稳压控制电路与所述脱扣跳闸控制电路相连接，所述脱扣跳闸控制电路与所述CPU相连接；其中，所述三相整流及稳压控制电路采用PWM驱动芯片实现电流模式下对其输出电压的检测和控制，所述三相整流及稳压控制电路通过调节RC振荡电路参数进而调节其PWM频率和占空比，当所述三相整流及稳压控制电路的取电CT整流后输出电压超出设定电压值时，由电流模式驱动PWM驱动芯片输出的高频PWM信号，调整其导通占空比，进而动态降低取电CT整流的输出电压以实现将其回调至设定电压值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林国梁，郭志文，曾磊，邹洋兵，李俊，王新华，陈立波，云飞，曾亚恒，陈欣荣，陈新亮，高晨疑，李红奎，赵媛，
申请(专利权)人：深圳市中电电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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