基于电流互感器取电的故障指示器供电电源的制作方法

本实用新型属于电源技术领域，特别涉及一种基于电流互感器取电辅助以超级电容和锂电池的三段式无间断供电电源电路。

背景技术：

故障指示器要求的电压不高，供电电能稳定，目前大多采用锂电池供电，但由于该设备使用时数量庞大，电池电量耗尽后更换不便，因此需要设计新的在线取能供能电路来很好地延长故障指示器的使用寿命。综合成本、尺寸、安装工艺等问题，电流互感器取电成为最合适的选择。

电流互感器取电是利用电磁感应原理将一次侧电流感应到二次侧用于供电。由于电网存在波动或故障，往往会产生小电流，使电流互感器二次侧很难产生供电电流，即电流互感器的供电死区。目前为了解决供电死区的问题，一般在二次侧电路中增加超级电容或充电电池，但是目前的解决方案存在着如下缺陷：

（1）如果一次侧小电流持续时间过长，超级电容或充电电池内的电量消耗殆尽，则无法继续工作，而且充电电池也不宜多次充放电，且充放电电路增大了整个电源的尺寸，不适合在输电线路上安装。

（2）在供电电源正常工作时，一次侧线路上的电流大小会产生波动，或当超级电容或充电电池能量消耗殆尽时，此时二次侧感应出的电流电压若继续按原整定好的电路进行变换，则故障指示器的输入端电流电压很难保持在稳定的数值。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的，在于提供一种基于电流互感器取电的故障指示器供电电源，其可解决供电死区的问题，延长线路故障时的供电时间。

本实用新型的次要目的，在于提供一种基于电流互感器取电的故障指示器供电电源，其可使得供电电压稳定。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种基于电流互感器取电的故障指示器供电电源，包括电流互感器、整流滤波电路、负载电阻、超级电容充放电电路、锂电池供电电路、电流检测模块、控制器和第一至第五电路开关，其中，电流互感器的输入端连接一次侧，电流互感器的输出端连接整流滤波电路的输入端，所述整流滤波电路的输出端分别连接第一电路开关的一端和第二电路开关的一端，第二电路开关的另一端经由负载电阻接地，第一电路开关的另一端分别连接第三电路开关的一端、第四电路开关的一端、第五电路开关的一端和故障指示器的输入端，第三电路开关的另一端与第四电路开关的另一端分别连接超级电容充放电电路的两端，第五电路开关的另一端连接锂电池供电电路的输出端；所述电流检测模块连接电流互感器的输出端，用于采集电路中的电流，并送入控制器，控制器根据采集的电流控制第一至第五电路开关断开或闭合。

上述电流互感器的输出端与整流滤波电路的输入端之间还连接有过压保护电路。

上述供电电源还包括降压稳压电路和电压检测模块，所述降压稳压电路连接在第一电路开关的另一端与故障指示器的输入端之间，而电压检测模块用于检测施加于故障指示器的实际电压，并反馈送入降压稳压电路。

上述供电电源还包括电流检测模块和比较模块，其中，电流检测模块连接超级电容充放电电路的输出端，用于采集流经超级电容充放电电路的电流并送入比较模块；所述比较模块将采集的电流值与设定值进行比较，并将比较结果送入控制器。

采用上述方案后，本实用新型具有如下有益效果：

（1）本实用新型提供的电路拓扑结构，采用电流互感器取电，辅以超级电容作为主供电源，非充电锂电池作为后备电源，两者相互独立。三段式供电方式，很好地解决了供电死区的问题，在线路故障时延长供电时间，减小了电源的尺寸；

（2）在故障指示器输入端加装电压检测模块，该电路输出值对降压稳压电路进行反馈，使降压稳压电路自调节，使得电压很好地稳定在某一整定值。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型的实现电路图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种基于电流互感器取电的故障指示器供电电源，包括电流互感器1、整流滤波电路3、负载电阻8、超级电容充放电电路4、锂电池供电电路5、电流检测模块7、控制器和5个电路开关，其中，电流互感器1的输入端连接一次侧，电流互感器1的输出端连接整流滤波电路3的输入端，所述整流滤波电路3的输出端分别连接第一电路开关的一端和第二电路开关的一端，第二电路开关的另一端经由负载电阻8接地，第一电路开关的另一端分别连接第三电路开关的一端、第四电路开关的一端、第五电路开关的一端和故障指示器10的输入端，第三电路开关的另一端与第四电路开关的另一端分别连接超级电容充放电电路4的两端，第五电路开关的另一端连接锂电池供电电路5的输出端；所述电流检测模块7连接电流互感器1的输出端，用于采集电路中的电流，并送入控制器，控制器根据采集的电流控制5个电路开关断开或闭合。

本实用新型工作时，整个电源电路以电流互感器1在一次侧感应出的电能为基础，经过整流滤波电路3的整流滤波为故障指示器10供电；5个电路开关的设计，形成了5条开关线路，分别对应图1中的①-⑤；采用电流检测模块7用于实时检测线路电流，并送入控制器，控制器将电流值与预存的阈值进行比较，当电路正常工作时，控制器控制第一、第三电路开关闭合，第二、第四、第五电路开关断开，从而线路①③导通，线路②④⑤断开；当电流值小于阈值时，控制器控制第二、第四电路开关闭合，第一、第三、第五电路开关断开，从而线路②④导通，线路①③⑤断开，此时由超级电容充放电电路4向后续电路供电，同时接入负载电阻7防止电流互感器1二次侧开路；当检测到的电流值持续小于阈值，且超级电容充放电电路4能量耗尽时，控制器控制第二、第五电路开关闭合，第一、第三、第四电路开关断开，从而线路②⑤导通，线路①③④断开，由锂电池供电电路5开始供电。

在本实施例中，为了判断超级电容充放电电路4的能量是否耗尽，还设有电流判断电路，所述电流判断电路包括电流检测模块和比较模块，其中，电流检测模块连接超级电容充放电电路4的输出端，用于采集流经超级电容充放电电路4的电流，并送入比较模块；所述比较模块将采集的电流值与设定值进行比较，当电流值小于设定值时，判断超级电容充放电电路4的能量即将耗尽，比较模块将比较结果送入控制器，由控制器进行后续判断。

在本实施例中，还设有过压保护电路2，所述过压保护电路2连接在电流互感器1的输出端与整流滤波电路3的输入端之间，用于防止雷击过电压等故障产生的高压损坏后续电路。

在本实施例中，还设有降压稳压电路6和电压检测模块9，所述降压稳压电路6连接在第一电路开关的另一端与故障指示器10的输入端之间，而电压检测模块9用于检测施加于故障指示器10的实际电压，并反馈送入降压稳压电路6，由降压稳压电路6根据实际电压调整施加于故障指示器10的电压，使电压稳定在某一整定值。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。