[发明专利]一种10kV电容限流取电装置及保护方法

说明书

本发明公开了一种10kV电容限流取电装置及保护方法，电力系统相电压在额定值的±10％范围内，负载不大于取电装置额定负载时，稳压模块保证取电装置电压稳定；当电力系统中的工频过电压作用在取电装置时，第二保护模块动作，使工频过电流流经高压取电电容、变压器与第二保护模块，第一保护模块不动作，稳压模块正常工作；当电力系统中的雷电及操作冲击过电压作用在取电装置时，第一保护模块动作，使得浪涌电流流经高压取电电容与第一保护模块，限制取电装置瞬时电压峰值，第二保护模块不动作，稳压模块正常工作。本发明保护方法可使各保护模块相互配合，保证在10kV电力系统各类工况下、负载各种变化下本电容限流取电装置的安全可靠运行。

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体涉及一种10kV电容限流取电装置及保护方法。

背景技术

电源供给是工业物联网特别是电力物联网的传感器及其智能终端装置广泛普及亟待解决的关键技术。例如，对于安装在输电线路的传感监测、柱上开关的智能化和自动化等各类电力工业传感物联网，传感器、智能单元和通讯模块等单元安装在电力线路杆塔上以及各类电力设备附近，常规220V交流电源将无法方便获取。即使可用其他的非常规电源，但供电可靠性不高，维护成本较高。因此，如何获得稳定、低成本、高可靠电源已成为制约工业物联网特别是电力物联网发展的技术瓶颈。

10kV电容限流取电装置作为高压一次设备在电力系统中的需要长期承受电力系统额定工作电压和各种过电压。在10kV系统中，长期承受额定相电压为5.77kV，上下波动±10％，即10kV电容限流取电装置的长期运行电压应涵盖5.2～6.3kV范围；国标GB 311.1-2012中给出三种过电压的范围与标准电压波形，其中要求应能承受1min～42kV工频过电压、75kV的1.2/50us雷电过电压；此外，考虑电力系统故障运行，还应能够承受2h以上10～12kV工频过电压。因此电力系统工况复杂，10kV电容限流取电装置应该附加性价比合理的保护电路，通过科学合理的保护策略实现完善的保护性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种10kV电容限流取电装置及保护方法，以解决10kV电容限流取电装置的保护问题。

本发明采用以下技术方案：

一种10kV电容限流取电保护方法，电力系统相电压在额定值的±10％范围内，负载在额定至空载范围内时，稳压模块保证取电装置电压稳定；电力系统中的工频过电压作用在取电装置时，第二保护模块动作，使工频过电流流经高压取电电容、变压器与第二保护模块，第一保护模块不动作，稳压模块正常工作；电力系统中的雷电及操作冲击过电压作用在取电装置时，第一保护模块动作，使得浪涌电流流经高压取电电容与第一保护模块，限制取电装置瞬时电压峰值，第二保护模块不动作，稳压模块正常工作。

具体的，当高压取电端出现12kV以内工频过电压时，第二保护模块动作并具有0～180°导通角，吸收部分过电流；第一保护模块不动作；

当高压取电端进行42～48kV工频过电压试验时，变压器交流电压峰值升高，第二保护模块动作，具有0～90°导通角，吸收大部分过电流；第一保护模块不动作；

当高压取电端出现操作过电压、雷电过电压时，第一保护模块动作并吸收浪涌电流，第二保护模块不动作，稳压模块正常工作。

进一步的，第一保护模块的动作电压U_dz1满足条件如下：

U_dz1≥k₁U_1maxpk

其中，k₁为冲击电压动作裕度系数，U_1maxpk为变压器原边电压最大值。

进一步的，第二保护模块的动作电压U_dz2为：