本发明专利技术公开了一种电流互感器供电装置，其包括CT、第一桥式整流电路、余流泄放开关、二极管、LC滤波电路、输入电压采样电路、参考电压形成电路、回差比较电路、驱动电路、隔离型高频开关脉宽调制DC/DC变换多路输出稳压电源电路。本发明专利技术采用电子开关对CT输出的多余电流进行泄放，间歇地从CT中提取所需的能量，以限制CT的输出过压，防止CT饱和。采用高压输入的高频开关电源技术以提高取电电压，从而减小CT的输出电流，这样减小CT及其后整流电路、泄流开关的发热，提高取电的效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种从电流互感器(CT)取电的高频开关电源技术及其实际应用，属于电力电子技术在智能电网终端设备中的应用。
技术介绍
在智能电网终端监控设备使用中(配电自动化系统是最典型的案例)，如何给高压 现场监控设备供电往往成为非常关键的问题。例如对高压架空线路、馈线开关、电力电缆和配电单元等进行监测时，附近一般都没有合适的低压电源可供监控设备使用，此外在某些条件下，由于电力线路高低压必须隔离，低压侧即使有现成的电源也不能使用。传统的、也是目前最常用的给这些终端监控设备供电方法利用电压互感器(PT)从高压线路上取电，PT把高压工频交流电转换为IlOV或220V的低压工频交流电，再通过AC/DC转换电源转为终端监控设备的工作电源、开关操作电源，对于有后备蓄电池的系统，还需要提供给蓄电池充电的充电电源。这种方法习惯称为PT供电法，PT供电法存在以下缺点①PT体积大，必须安装在高压线路主设备及终端监控设备之外，安装困难，占用空间大。②PT安装在户外，容易遭受电网谐振、雷击、腐蚀、外力等的破坏，损坏几率很高。③PT容量有限，一般满足不了要求，若要增加容量则需降低精度，这样又无法满足测量要求，二者不易兼顾。④PT成本高。配电自动化系统要求在电力系统正常运行和故障时都能对一次线路进行监控和故障判断，并采取相应保护、调节动作，所以配电自动化系统本身的供电可靠性极为重要。由于PT供电存在以上不足，人们开始考虑其它的供电方法，其中有CT (电流互感器)取电供能、电容分压供能、纯蓄电池供能、激光供能等方法。在这些供电方法中，电容分压供能方式对分压电容工艺要求很高，取能功率小，过多地使用将增加电网的容性电流而降低输电的效率和输电系统的可靠性；纯蓄电池供电，因为蓄电池寿命有限，需要定期更换，且需停电更换；而如果采用激光供电方式，又受到光电池转换效率和激光二极管发生器的价格限制，造价昂贵。综合考虑后，人们普遍认为采用电流互感器CT取电供能的方式较好。CT取电法为CT利用电磁转换原理把高压侧的能量送到CT的二次侧，再利用特殊的技术把这个能量提取出来并送给负载。这种方法，其结构简单，经济适用，它与高压一次回路没有直接的电气联系，且与高压侧等电位工作，非常安全，规避了高低压隔离问题。但现有的CT取电技术还不成熟，主要存在以下问题 ①CT取电电压低，二次侧输出电流大，供电装置转换效率低，CT和其后的取电供电装置发热严重，输入电流越大情况越严重，CT及供电装置长期运行的可靠性无法保证。②取电的功率太小，只有几瓦，只能满足简单的、耗电很小的装置的供电需求。③由于负荷建设滞后于供电线路建设，新建线路的负荷是逐渐增加的，因此线路的实际工作电流范围很宽，CT取电供电装置必须在很宽的电流范围内可靠地为监测设备供电。但目前的CT取电技术能够可靠地提取所需功率的电流范围太窄，无法兼顾大小电流，往往满足不了应用的要求。 ④需要增加二级DC/DC变换才能获得监测设备需要的多路电源。⑤有些技术理论上可行但实现起来困难。经检索后发现以下专利和论文有涉及到CT取电技术及供电装置的内容。I)相关专利 ①武汉大学申请的专利，申请号为200410061314. 9，名称为用于架空高压输电导线的感应取电装置。该专利提出的是一种带蓄电池后备作为后备能源的CT取电供电装置，如果需要实现应用，该专利存在以下几个问题(I)没有把CT提供的多余的能量泄放的机制，当CT提供的功率大于其后电路需要的功率时，CT其后的电路的等效输入阻抗很大，近似于CT输出开路，CT输出电压将持续升高，直到击穿其后电路，因此该技术方案无法可靠从CT取电，这是该专利最主要的缺陷。专利中提到在CT输出端并联一个继电器触点，当这个触点短接时装置将停止从CT取电，但该触点是依据供电装置的蓄电池的电压状态进行开/闭转换的，如果希望靠它泄放CT多余的能量，首先是控制的目标不对，其次蓄电池电压变化是以小时为数量级的，而CT多余能量泄放周期是毫秒级的，因此这个继电器起不到泄放CT多余的能量防止CT输出过压的作用。(2)该专利描述使用开关电源与CT连接，通过开关电源把CT的输出电流转换成电压，但对电流如何转变为电压以及开关电源在这个转变过程中的工作时序是怎么样的没有任何说明，而这个过程是用开关电源能否可靠从CT取电的关键之一。(3)没有说明CT可以提供所需的功率的有效取电电流范围和功率，这是CT取电技术是否具有实用价值的关键指标。②武汉大学申请的另一份专利，申请号为200820066665. 2，名称为高压线路感应取电装置。这也一种带蓄电池后备作为后备能源的CT取电供电装置的专利。该专利的问题(I)该专利采用了可调线性稳压集成电路LM317作为后备锂电池的限压充电电路，根据其中图4的参数，在锂电池电压充满后LM317的输出电压为3. 675V+D1的压降，LM317的输入一输出电压差的最大允许值为40V，因此即使不考虑装置的可靠性LM317不降额使用，从CT取电的最大电压也只有44V左右，取电电压太低，需要相同的功率时，输入电流大，输入电流大不利于提高取电的效率，CT和装置在大输入电流时将严重发热。(2)如果为了尽量减小输入电流，提高取电效率，把取电电压设为LM317的极限输入电压44V，那么LM317的输入输出压差达到40V，LM317输出电压为4V左右，也就是说锂电池充电时，LM317自身发热的损耗是实际充电功率的10倍以上，装置的效率极低，LM317发热极为严重，CT及装置的体积都小不了 ；如果为了减小LM317损耗，把CT取电电压降低到LM317的最低失调压差3V既取电电压为7V，那么输入电流将增加6倍多，按专利里说的输出功率可达到2(TllOW的话，输入电流平均值必须达到2. 85^15. 7A，使得CT后面的泄流可控硅、输入整流桥的损耗大增，同样是取电效率低，发热严重。(3)LM317的最大输出电流只有500mA，据此及前面两个原因，专利声明有益效果“输出功率大，电压稳定，在高压线路电流为8(Γ300Α时，输出功率可达20W 110W”是不可信的。(4)即使在高压线路电流为8(Γ300Α时能输出要求功率，但取电电流范围还是太窄，不能满足实际应用需要。③上海交通大学申请的专利，申请号为200910309627. 4，名称为基于功率控制法的高压输电线路CT取电装置。该专利提供的是一种不带后备蓄电池的CT供电装置。存在的问题(I)用一个继电器来进行CT接入后面的整流电路及断开CT整流电路的连接并将CT输出短路之 间切换，这样做有两个问题，一是继电器在切换过程中CT输出会有短暂时间处于悬空状态，CT输出是绝对不允许开路的，这将使得CT产生很高的输出电压击穿后面的电路和损坏CT;二是继电器的动作会很频繁，大约几十毫秒要动作一次，继电器的机械寿命一般只有几十万次，如此继电器几天就报废了。(2)采用了低压输入的DC/DC变换电路，其专利说明书中声明DC/DC的输入电压不能超过15V。如上个专利一样，太低的输入电压，意味着大的输入电流，意味着装置的功率不能大，效率低，取电电流范围窄。(3)需要用专门的单片机来进行取电控制，系统过于复杂，控制的动态响应速度慢，可能无法有效控制CT输入的能量。④上海南华兰本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：关平，
申请(专利权)人：深圳市深泰明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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