[实用新型]一种用于线路故障检测的自供电超级电容储能电源

说明书

技术领域

本实用新型属于线路故障检测领域，特别涉及一种用于线路故障检测的自供电超级电容储能电源。

背景技术

目前应用于输电线路故障检测的直流电源，通常有以下几种方式：①直接使用锂电池组或者蓄电池作为线路故障检测装置的电源；②使用太阳能电池板和蓄电池组合供电；③采用电流互感器从一次电缆线路上取电，并辅以蓄电池或者锂电池储能实现供电不间断。但是这些传统的方式在要求长寿命、高可靠等应用场合均存在问题。方式①中纯粹采用锂电池或者蓄电池供电，如此可以减小线路故障检测装置的尺寸，快捷方便投入使用，但是锂电池和蓄电池存在使用寿命短,且锂电池和蓄电池性能受环境温度影响较大。方式②采用太阳能电池板和蓄电池，其可以满足长时间的工作在不需要外置电源的情况下，环保节能，但是太阳能电池板和蓄电池使得线路故障检测装置的尺寸大大增加，且太阳能电池板转换效率受天气、气候、环境等因素影响较大，而蓄电池本身存在使用寿命短，充放电性能受温度影响。方式③利用电流互感器从一次电缆线路上取电，并辅以蓄电池或者锂电池储能实现供电不间断，这种方式与方式①②相比，兼顾故障检测装置的尺寸与使用寿命，是前面二者无法比拟的，也是目前最常见的使用方式。

但是正常工作时电流互感器一次侧的高压母线的电流很小,即使出现线路故障产生瞬时大电流情况下，由于蓄电池和锂电池的充放电电流不能太大等问题，蓄电池或者锂电池无法获得足够的能量，将会长期处于放电的状态下，存在使用寿命短、功率密度低、放电性能受温度影响这些缺陷。

因此对于要求长寿命、高可靠的应用场合，使用传统的方式①②③等供电就存在一些局限。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于线路故障检测的自供电超级电容储能电源，以解决已有的线路故障检测自供电电源中存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于线路故障检测的自供电超级电容储能电源，包括整流电路、与整流电路相接的用于提供电源输出以及过压保护的预充电及旁路开关电路、与预充电及旁路开关电路双向相接的用于储能充放电的双向可控开关电路、与双向可控开关电路相接的用于控制双向开关管导通关断的充放电控制电路、与双向可控开关电路相接用于充电储能的超级电容、与预充电及旁路开关电路相接的用于过压控制及其控制驱动的过压控制及控制驱动电路、与过压控制及其控制驱动电路和充放电控制电路相接的用于产生基准电压的基准电路。

优选的，所述整流电路的输入端连接电流互感器。

优选的，整流电路由整流桥构成，预充电及其旁路开关电路连接在整流电路之后；预充电及其旁路开关电路包括二极管D1、旁路增强型PMOS开关管Q2、分压采样电阻R3、分压采样电阻R4、电解电容C1；整流桥的V+端和V-端并接旁路增强型PMOS开关管Q2；整流桥的V+端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电解电容C1的正端，电解电容C1并接在二极管D1的阴极和地之间；二极管D1之后并联了一组分压采样电阻R3、分压采样电阻R4；预充电及其旁路开关电路提供取自电解电容C1的两端的电压VCC给双向可控开关电路、过压控制及其驱动电路、充放电控制电路和基准电路，同时也向故障检测装置提供输出电压VO。

优选的，双向可控开关电路包括增强型PMOS开关管Q1、驱动电阻R1和三极管VT1；开关管Q1的源极S和电解电容C1的正端连接，漏极D连接超级电容的正端，栅极G连接三极管VT1的集电极，驱动电阻R1连接在开关管Q1的栅源极之间，三极管VT1的射极连接地；超级 电容的负端接地。

优选的，过压控制及其驱动控制电路包含过压检测控制电路和驱动电路；过压检测控制电路是由并接在电解电容C1两端的电阻R2、电阻R5分压采样电路构成；驱动电路包括集成运算放大器U1、电阻R7和电阻R9；由集成运算放大器U1通过电阻R7将输出端反馈到反相输入端构成负反馈，电阻R2和电阻R5并接在超级电容两端，分压采集超级电容两端的电压V2给集成运算放大器U1的同相端，与基准参考电压Vref比较形成了对PMOS开关管Q2的驱动控制信号。