一种基于电容快慢充放电自动控制电路及掉电存储方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电容快慢充放电自动控制电路及掉电存储方法。实现快速取电、充放电自动控制、掉电后存储、上传数据便于主站查看断路器状态和故障深入分析，包括闸位变化、故障时刻电压和电流值、故障前后录波。本发明专利技术能够实现快速取电、充放电自动控制、掉电后存储、上传数据便于主站查看断路器状态和故障深入分析，包括闸位变化、故障时刻电压和电流值、故障前后录波，避免出现缺少关键数据无法分析故障的问题，解决超级电容充电速度慢导致无法故障分闸的问题。故障分闸的问题。故障分闸的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电容快慢充放电自动控制电路及掉电存储方法


[0001]本专利技术涉及配电自动化领域，特别涉及一种基于电容快慢充放电自动控制电路及掉电存储方法。

技术介绍

[0002]智能断路器掉电后需存储和上传数据便于主站查看断路器状态和故障深入分析，包括闸位变化、故障时刻电压和电流值、故障前后录波。超级电容充电速度慢，通常20分钟以上充满，当断路器掉电后，是否无条件的执行存储操作。若读写过程失电会造成新数据写入失败和原有数据丢失；若不写会缺少关键数据不便于故障分析。
[0003]CT取电能力有限而超级电容充电速度慢。当断路器合闸于故障状态，此时市电处于故障态无法通过市电电压取电，由纯互感器取电，如何快速上电使系统稳定工作，使短时内完成故障判断和分励脱扣。加快保护速度可减小低客户损失，降低动静触点分断瞬间冲击力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的缺点和不足，提供一种基于电容快慢充放电自动控制电路及掉电存储方法，以实现快速取电、充放电自动控制、掉电后存储、上传数据便于主站查看断路器状态和故障深入分析，包括闸位变化、故障时刻电压和电流值、故障前后录波，避免出现缺少关键数据无法分析故障的问题，解决超级电容充电速度慢导致无法故障分闸的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于电容快慢充放电自动控制电路，包括市电电压取电电路、CT取电电路、输入电源取电/掉电检测电路、充放电控制电路、超级电容掉电检测电路、LDO电路，输入电源取电/掉电检测电路与市电电压取电电路、CT取电电路、超级电容掉电检测电路、LDO电路连接；输入电源取电/掉电检测电路用于检测市电电压取电电路输出电压、CT取电电路输出电压，以检测输入电源是否掉电；充放电控制电路包括小容量快充放电路、大容量慢充放电路，小容量快充放电路对3.3V系统供电用于掉电存储，大容量慢充放电路对12V系统供电，用于掉电存储和故障上报；超级电容掉电检测电路用于检测小容量快充放电路中超级电容电压，当小容量快充放电路中超级电容电压低于阈值时，以控制3.3V系统尽快完成掉电存储。
[0006]在本专利技术一实施例中，所述输入电源取电/掉电检测电路采用带迟滞的上电/掉电检测芯片组成两路输入电源取电/掉电检测回路，其由3.3V供电，其中一路输入为市电电压取电电路输出，经二极管、稳压管、泄放R、滤波C连接带迟滞的上电/掉电检测芯片输入，带迟滞的上电/掉电检测芯片输出经第二滤波C、第二二极管、上拉电阻连接大容量慢充放电路，以控制大容量慢充放电路充放电工作；另一路输入为CT取电电路输出，经延时RC、第二泄放R、第三二极管、第二稳压管、泄放R、滤波C连接带迟滞的上电/掉电检测芯片输入，带迟滞的上电/掉电检测芯片输出经第二滤波C、第四二极管、第二上拉电阻连接小容量快充放
电路，以控制小容量快充放电路充放电工作。
[0007]在本专利技术一实施例中，所述小容量快充放电路，由5V供电，5V经并联的两个电阻、三极管给小容量快充超级电容快充电，小容量快充超级电容经二极管、LDO电路给3.3V系统供电；三极管导通和截止受控于输入电源取电/掉电检测电路。
[0008]在本专利技术一实施例中，所述大容量慢充放电路，由5V供电，5V经电阻、MOS管给大容量慢充超级电容慢充电，大容量慢充超级电容经DC/DC升压电路给12V系统供电；DC/DC升压电路的放电使能受控于输入电源取电/掉电检测电路。
[0009]在本专利技术一实施例中，所述超级电容掉电检测电路采用带迟滞的上电/掉电检测芯片，其由3.3V供电，3.3V经二极管给带迟滞的上电/掉电检测芯片稳定供电；小容量快充放电路的超级电容经第二二极管、泄放R、滤波C连接带迟滞的上电/掉电检测芯片输入；带迟滞的上电/掉电检测芯片输出经第二滤波C、第三二极管、上拉电阻连接3.3V系统的MCU。
[0010]本专利技术还提供了一种采用如上所述的一种基于电容快慢充放电自动控制电路的掉电存储方法，（1）市电电压异常时，输入电源取电/掉电检测电路未检测到市电电压取电电路取电信号，从CT取电，暂时关闭超级电容充电，系统快速启动，当合于毫秒级瞬时保护故障，由CT取电实现故障保护分闸；（2）市电电压正常时，输入电源取电/掉电检测电路检测到市电电压取电电路取电信号，从市电电压取电，系统正常启动，并开启小容量快充放电路、大容量慢充放电路给小容量快充超级电容、大容量慢充超级电容充电，快充2秒充满，慢充20分钟充满；（3）市电电压异常时，输入电源取电/掉电检测电路未检测到市电电压取电电路取电信号，从CT取电，暂时关闭超级电容充电，系统快速启动，若未发生合于毫秒级瞬时保护故障，做ms级延时后检测CT取电电路取电信号，系统正常启动，并开启小容量快充放电路、大容量慢充放电路给小容量快充超级电容、大容量慢充超级电容充电，快充2秒充满，慢充20分钟充满；（4）当故障发生时，输入电源取电/掉电检测电路未检测到市电电压取电电路及CT取电电路取电信号，若小容量快充超级电容电压大于阈值B且大容量慢充超级电容电压大于阈值A，说明可维持系统较长时间运行，则由大容量慢充超级电容、小容量快充超级电容一起放电实现停电上报和掉电存储；若小容量快充超级电容电压大于阈值B且大容量慢充超级电容电压小于阈值A，说明可维持系统较短时间运行，则由小容量快充超级电容放电实现掉电存储；若小容量快充超级电容电压小于阈值B，说明系统即将随时会停止运行，则禁止对存储器擦写操作。
[0011]相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术一种超级电容快慢充放电自动控制电路及掉电存储方法。实现快速取电、充放电自动控制、掉电后存储、上传数据便于主站查看断路器状态和故障深入分析，包括闸位变化、故障时刻电压和电流值、故障前后录波。
[0012]2、本专利技术采用纯硬件电路实现超级电容充放电自动控制，市电电压或CT取电时通过硬件电路检测取电信号，并通过逻辑电路自动控制超级电容充电和放电，包括快充和慢充两级电容，2秒内完成快充可支持异常上电掉电存储，20分钟完成慢充，用于正常掉电存储和故障上报。
[0013]3、本专利技术通过硬件电路检测超级电容的状态并以中断信号的形式通知MCU，其剩余能量需立即执行完掉电前存储操作并随后禁止读写，确保新数据顺利写入，避免擦写过程中失电使原数据丢失。
[0014]4、当断路器合闸于故障状态，由纯互感器取电，其上电信号通过RC延迟，短时内不会给超级电容充电可10ms给系统稳定供电加速系统启动，来支撑80ms内完成合于短路故障保护；若在延时期间仍未检测到短路故障，且CT取电能力足够给超级电容充电时，硬件电路自动开启充电。
附图说明
[0015]图1为本专利技术一种基于电容快慢充放电自动控制电路原理框图。
[0016]图2为本专利技术充放电控制及掉电存储流程图。
[0017]图3为本专利技术输入电源取电/掉电检测电路原理图。
[0018]图4为本专利技术充放电控制电路原理图。
[0019]图5为本专利技术超级电容掉电检测电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电容快慢充放电自动控制电路，其特征在于，包括市电电压取电电路、CT取电电路、输入电源取电/掉电检测电路、充放电控制电路、超级电容掉电检测电路、LDO电路，输入电源取电/掉电检测电路与市电电压取电电路、CT取电电路、超级电容掉电检测电路、LDO电路连接；输入电源取电/掉电检测电路用于检测市电电压取电电路输出电压、CT取电电路输出电压，以检测输入电源是否掉电；充放电控制电路包括小容量快充放电路、大容量慢充放电路，小容量快充放电路对3.3V系统供电用于掉电存储，大容量慢充放电路对12V系统供电，用于掉电存储和故障上报；超级电容掉电检测电路用于检测小容量快充放电路中超级电容电压，当小容量快充放电路中超级电容电压低于阈值时，以控制3.3V系统尽快完成掉电存储。2.根据权利要求1所述的一种基于电容快慢充放电自动控制电路，其特征在于，所述输入电源取电/掉电检测电路采用带迟滞的上电/掉电检测芯片组成两路输入电源取电/掉电检测回路，其由3.3V供电，其中一路输入为市电电压取电电路输出，经二极管、稳压管、泄放R、滤波C连接带迟滞的上电/掉电检测芯片输入，带迟滞的上电/掉电检测芯片输出经第二滤波C、第二二极管、上拉电阻连接大容量慢充放电路，以控制大容量慢充放电路充放电工作；另一路输入为CT取电电路输出，经延时RC、第二泄放R、第三二极管、第二稳压管、泄放R、滤波C连接带迟滞的上电/掉电检测芯片输入，带迟滞的上电/掉电检测芯片输出经第二滤波C、第四二极管、第二上拉电阻连接小容量快充放电路，以控制小容量快充放电路充放电工作。3.根据权利要求1所述的一种基于电容快慢充放电自动控制电路，其特征在于，所述小容量快充放电路，由5V供电，5V经并联的两个电阻、三极管给小容量快充超级电容快充电，小容量快充超级电容经二极管、LDO电路给3.3V系统供电；三极管导通和截止受控于输入电源取电/掉电检测电路。4.根据权利要求1所述的一种基于电容快慢充放电自动控制电路，其特征在于，所述大容量慢充放电路，由5V供电，5V经电阻、MOS管给大容量慢充超级电容慢充电，大容量慢充超级电容经DC/DC升压电路给12V系统供电；DC/DC升压...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗翔，张振宇，冯保才，王连忠，张相飞，李涛，高源，王健，吴涵，陈秉熙，谢芸，林栋，王珏莹，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院北京智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：