[发明专利]一种从高压电力线路中获取低压电源的方法

说明书

(一)、技术领域  本发明涉及一种从高压电力线路中获取低压电源的方法。

(二)、背景技术  在电力系统中电压等级在千伏以上(如10kV、35kV、110kV等)的线路上，工作着大量的电子设备，如计量、保护、控制、通信等设备，这些电子设备工作所需要的工作电压在数伏级到数十伏级。这些设备通常需要直接由高压线路对其供电。目前已公开的供电解决方案有：

1、通过电磁式电压互感器/变压器将高电压降低到不大于100V的低电压交流电，再经过二次降压及整流、滤波、稳压后得到低压直流电供电子电路工作。这是目前电力系统主流的方案。这种方案的主要缺陷：一是高电压对电压互感器/变压器绕组间及其与大地之间的绝缘有着较高的要求，造成设备体积大、成本高，且容易发生绝缘击穿事故，二是容易出现铁磁谐振问题，造成设备烧毁事故，甚至发生爆炸，威胁电力系统安全。

2、通过电容分压后得到低电压，再变换成直流低电压，如图9所示，如一种10kV和35kV三相电子式高压电能表的专利电路(专利号：ZL 200420075997.9，授权公告日20060830，授权公告号CN2812018Y，申请国：中国)，该方案中负载与其中一个分压电容器并联。当负载消耗功率增大时，负载等效阻抗降低，造成该分压电容上的电压降低，负载所获得的功率反而下降。因此要求分压电容器有较大的容量，这会造成设备体积增大，且在负载小时负载侧分压电容器上的分压反而加大，为了防止电压过高，一般是通过并联式稳压电路来使得总负载保持恒定。这种稳压方式的缺点是总负载必须一直按最大可能实际负载来设置且不能动态调整，这样增加了设备的功耗。在高压电源中存在较高幅度的高频谐波时，高压回路电流增加，可能会出现超过负载所能承受的能量，造成负载的烧毁。

3、通过分压电容器和隔离变压器的原边串联，在隔离变压器副边获得低电压，再进行变换成直流低电压，比如图10所示的一种直接安于10KV供电线路上的小型高压电能表的专利电路(申请号：200910015967，公开号：10157155，公开日：20091104，申请国：中国)，同样存在负载越大，相应分压比越低，从而所获得功率越小的问题。而且由于原边为电容器和电感器串联，仍然存在铁磁谐振问题，为了消除铁磁谐振问题，设置了箝位元件进行保护，但在高压电源中存在较高幅度的高频谐波时，会导致分压电容器上的分压降低，隔离变压器(感性元件)上的分压升高，在箝位元件上可能会出现持续超过箝位元件所能承受的能量，造成箝位元件烧毁。

4、在高压线路上串入电流互感器，电流互感器副边电压输出经整流滤波变换后变成低压直流电，比如图11所示的自生电源等电位高压电能测量装置的专利电路(专利号：200810014039，公开号：10122119，公开日：20080716，申请国：中国)。这种方案缺陷是高压线路中电流较小时或无电流时无法提供足够的电能，无法维持负载的连续工作。

(三)、发明内容  本发明所要解决的技术问题是，提供一种从高压电力线路中获取低压电源的方法，为工作于高压电力线路中的电子装置提供低压工作电源，实施该方法的电路能耗小、体积小、避免铁磁谐振，并能够抗高频干扰，能够连续工作。

本发明的技术方案如下。

一种从高压电力线路中获取低压电源的方法，其特征在于：

全波整流器的交流输入端与第一电容器串联后接外部输入工频高压电源，直流输出端接第二电容器；工频高压电源经第一电容器分压，全波整流器整流和第二电容器滤波后得到电压V1；电压V1经开关变换电路变换后输出电压V2，电压V2经稳压电路后驱动负载；

其中，开关变换电路中包含有脉冲变压器，该脉冲变压器带有第一绕组，第二绕组和第三绕组；

开关变换电路中还包含有开关变换控制电路，该开关变换控制电路有一个占空比控制输入端，通过改变该输入端的电平改变驱动第一绕组的电压通、断时间的占空比，从而改变流过第一绕组中的平均电流；

第三绕组的感应电压送到整流滤波及迟滞电路，整流滤波及迟滞电路进行整流滤波及时间上的迟滞后输出电压信号S30送转换比率调整电路；

电压V1经过第一分压电阻器和第二分压电阻器组成的分压器分压后得到电压信号S5送到转换比率调整电路；

转换比率调整电路输出转换比率调整信号S40接开关变换控制电路的占空比控制输入端；

转换比率调整电路根据电压信号S5与电压信号S30的幅值的大小，输出的转换比率调整信号S40，调整开关变换控制电路的占空比，进而调整直流电压V1的大小；