[实用新型]一种基于动态电源路径管理技术的自供电保护装置

说明书

技术领域

本发明创造涉及电力系统自动化技术和电源路径管理技术，特别涉及一种自供电的继电保护装置。

背景技术

自供电的微机馈线保护装置是无需外部专用供电电源，借助CT回路或者辅助电源回路，从一次回路的电流或电压互感器汲取电源，获取能量，实现数字采样和装置供能的自供电数字式继电器，可以应用于电力系统和工业领域，为二次配电网中的馈线或变压器提供选择性短路和接地保护，这为没有辅助电源条件的安装现场或者条件恶劣的变电所实现保护功能提供了极大的便利。

无论是环网供电单元、开闭所，还是工厂、企事业单位配电设备中，对它的保护配置一般有两种：一种利用断路器；另一种是利用负荷开关-熔断器组合电器。当采取断路器作为保护时，用户10KV配电设备进出线断路器开关无论采用何种过流、速断，一般都由断路器柜、计量柜PT及避雷器柜组成，此外有时尚需加置220VAC电源柜、直流屏柜等。当采用负荷开关-熔断器组合电器时，可以使变压器得到短路保护；而一旦出现长时间过载电流且处于熔断器最小限定电流范围内(即过载电流比熔断电流门槛值小)，设备就不能得到有效保护，从而引起设备单元事故扩大，造成上一级开闭所跳闸，进而扩大了故障范围。

总之，目前现有的保护要么需要很多附加设备，增加造价；要么无法满足实际需求。而目前所提出的相关自供电保护理论中，并没有提出如何取电的相关方法和技术应用，而对装置如何取电并对有限的电源进行优化管理则更是目前无人涉足的命题。

发明或实用新型内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明采用如下技术方案：

本装置包括取电动态电源路径管理组件、交流采样滤波组件，HMI组件、低能跳闸输出组件、串行通信组件、主控组件等。

取电动态电源路径管理组件包括CT取电、辅助电源取电(含PT、市电等交直流电压源)和后备电源(含超级电容、可充电电池等)取电，组件采用动态电源路径管理技术具有电源共享功能，可在为系统供电的同时对后备电源进行充电，而且可以在多组供电回路自动进行切换。这就避免了充电终止和安全等问题，从而尽可能降低了取电组件的额定功率并提高了系统稳定性。倘若主、辅供电电源丧失，可以用后备电源进行短时供电，维持装置一段时间的运行，把相关信息通过通信端口主动上传给监控网络，以让监控方及时采取相应措施；同时也有效避免了电网短时掉电对装置的冲击，从而提高了保护装置的可靠性。因为CT的工作有死区范围，电网电流变化范围很大，CT取能线圈提供的能量功率受到电网电流的影响也比较大。在只有CT回路供电时，只要线路负载达到额定值的10％，通过该组件的管理获取的能量即可保证装置的正常工作；而在线路处于超过额定电流或者故障电流状态，该组件又可以快速有效地保护好CT取电回路。

交流采样滤波组件的采样点源自同一CT，可以实现在取电的同时进行采样、滤波。

HMI组件包含HEX开关输入和LED的输出指示，HEX开关和LED灯与保护项一一对应，并附有可选择的LCD显示模件。

低能跳闸输出组件对应于保护装置的动作出口。

串行通信组件包含RS232和RS485两种通信模式，支持上位机软件进行参数设置和实时通信监测。

主控组件包含高性能、低功耗微处理器Cortex-M32、4Mb超大容量非易失存储器及看门狗等，可以实现定值、参数和故障录波存储以及可靠的复位电路。

本发明创造的有益效果：

本发明对自供电保护的电源路径进行动态管理，有效解决了常规只靠大电容稳压与上电速度的矛盾冲突，保证了上电速度快而稳，同时可以监测供电路径所在，并用超大容量的后备超级电容作为后备电源，在主、辅取电回路失电后，后备电源可以提供装置工作一段时间的能量，更大程度的保证了继保装置的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明创造装置总体结构图；

图2是本发明创造动态电源路径管理结构框图；

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。

以下结合附图对本发明创造进行具体介绍如下：

电源路径管理后备电源充电的结构简图如图2所示。

当主供电回路(CT供电回路)接通电源时，MOSFET Q1对系统总线电压Vout进行预稳压，该值高于最大后备电源稳压值Vbat。这就建立起了主供电回路输入端与系统之间的直接路径。MOSFET Q2专门用于后备电源充电，所以该后备电源与系统互不干扰。当接通并选中辅助电源回路时，MOSFET Q3全部开启，Q3输出提供与CT输出几乎等量的输出电压，同样由MOSFET Q2来控制后备电源充电。