[发明专利]一种用电安全采集模块供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用电安全采集模块供电装置，属用电安全管理技术领域。

背景技术

重要电力用户一旦发生停电会造成严重后果，因此重要电力用户的可靠供电需要优先保证。用电安全采集模块对重要用户的电压质量，电压，电流，设备运行温度，环境温湿度，开关状态等数据进行监测，以保障重要用户的供电可靠性。

为了给工作在配电线路用户侧中低压在线监测采集模块供电，需研制一种长期稳定可靠的电源。此用途电源一般有四种供电方式：蓄电池、光伏-蓄电池供电、激光供电和取能装置供电。蓄电池更换不便且不能保证持续性。光伏电源不能工作在没有阳光或阳光强度不足的地方，而激光供能传输的功率较小，寿命短，成本昂贵。从开关柜电场或者磁场中取能是可行的方法。然而，电容取能功率有限，尺寸较大且对原系统的安全运行易产生影响不适合用于配电线路。互感取电方式体积小、结构紧凑、绝缘封装简单、使用安全，是适合本应用场合的取电方法。而采用磁场感应取能装置的关键问题是解决原边电流大范围波动条件保证供电的连续性，要求启动电流小且能避免大电流时取能磁芯深度饱和。在磁芯上开气隙，通过增加磁阻，在一定程度上抑制磁芯饱和，但是气隙的存在使得设备易产生振动，不仅使气隙变形，降低设备的可靠性，其振动噪声还影响到配电柜中噪声传感器的灵敏度。此外，开气隙的铁芯增大了取能装置的启动电流。

本发明考虑用电安全模块对供电电源的需求，主要解决以下问题：当流经母线的电流比较小时，易造成取能不足，安全采集模块无法正常工作；当流经母线的电流较大，造成铁芯饱和，此时感应电压波形发生严重畸变，成为尖顶脉冲波，其峰可达到几百伏，对后端器件造成损害。

发明内容

本发明的目的是，为了解决用电安全模块对供电电源的需求存在的问题，本发明提供一种用电安全采集模块供电装置。

实现本发明的技术方案是，本发明一种用电安全采集模块供电装置包括三相整流取能模块和供电调整控制模块。

所述三相整流取能模块，通过绕制在铁芯上的补偿线圈和取能线圈，从母线获取电能；

所述供电调整控制模块，通过超级电容器与锂电池配合，由控制电路调整获得三种供电方式，为负载供电；

所述供电调整控制模块通过超级电容器与三相整流取能模块并联。

所述三相整流取能模块包括铁芯、取能线圈、补偿线圈、EMI滤波器、过压保护电路、整流滤波电路和控制模块。

铁芯套在配电柜母线上；取能线圈和补偿线圈同绕在铁芯上，绕制方向相反，取能线圈和补偿线圈的公共连接点连接双向晶闸管TRIAC1；取能线圈的另一端连接EMI滤波器；补偿线圈的另一端通过双向晶闸管TRIAC2与TRIAC1共同连接EMI滤波器的另一端；EMI滤波器连接过压保护电路，再通过整流滤波电路连接超级电容；双向晶闸管TRIAC2与TRIAC1的控制分别连接控制模块的输入端，控制模块的输出端连接超级电容。

所述供电调整控制模块包括超级电容器、DC-DC升降压模块、充电保护电路、锂电池、升压模块、控制电路和稳压电路。

超级电容器连接DC-DC升降压模块；DC-DC升降压模块能通过控制电路的继电器触点连接充电保护电路；充电保护电路连接锂电池；锂电池通过升压模块，再经过控制电路的继电器触点连接稳压电路；稳压电路并联负载用电安全采集模块。

所述三相整流取能模块分别包括A、B、C三相，经并联后与超级电容器连接；在增大取能功率的同时，消除了部分谐波。

所述铁芯采用卷绕式铁芯，铁芯安装于三相电缆终端头上；所述铁芯的半径和体积由用电安全采集模块所需的输出功率来确定。

所述补偿线圈由控制模块控制其通断；两个由双向晶闸管TRIAC1、TRIAC2组成的控制电路连接在超级电容电路和补偿线圈之间，通过比较超级电容上的电压V_c与基准值V_ref1、V_ref2的大小关系，分别控制双向晶闸管TRIAC1、TRIAC2的通断，使取能线圈与补偿线圈配合，工作在不同的状态；当配电母线的电流较大时，适时接通TRIAC1、TRIAC2，取能线圈与补偿线圈并联，补偿线圈中的大电流产生较大的反向磁通，削弱铁芯磁场，有效地抑制了铁芯的饱和。