一种用于电池供电的电路的制作方法

1.本发明涉及电力设备通信，尤其涉及一种用于电池供电的电路。


背景技术：

2.国网标准化开关监控终端(ftu)装置，一般采用外置双pt取电，分别在进出线侧安装取电pt装置通过10kv:220v的取电pt完成220vac的取电，带动ftu装置负载输出端口本体负载。传统的pt取电方式，必须在10kv柱上断路器的边上再安装部署取电pt装置。本公司开始研究极柱内埋取电电容分压电源直接通过10kv柱上断路器完成取电，极柱内埋分压电容完成取电可以减少取电pt的安装降低整体成本，并且可以提高现场安装效率。


技术实现要素：

3.极柱内埋电容直流取电的方案相对于传统的pt取电，受限于柱上开关本体的体积限制，输出功率相对比较小，按目前实测最大的取电功率约为8w，负载≤8w情况下可以保证取电电压维持在29vdc
±
1％。因为ftu装置负载输出端口在做分合闸动作的时候会需要瞬态输出200-300w的暂态瞬时功耗，持续时间50ms以内，驱动电磁阀完成开关的弹操。动作结束后需要驱动150w-200w的储能电机，持续8～10s完成弹操储能。如无备用电源的情况下取电端口获得的8w的功耗无法完成弹操操作和储能操作。因此需要开发一套较为完备的备用电源管理电源，以弥补极柱取电输出功率小的问题。
4.针对上述问题，本实发明提供一种用于电池供电的电路，应用于极柱直流取电的ftu装置负载输出端口供电，其特征在于，所述电路包含一ftu装置负载输出端口与一储能负载输出端口，所述ftu装置负载输出端口利用极柱的两侧的直流电源进行供电，两侧的所述直流电源分别为第一直流电源与第二直流电源；
5.所述电路还包含，
6.选择电路，所述选择电路的输入端分别连接两侧的所述直流电源的输出端，所述选择电源的输出端连接一预充电电路的输入端，所述选择电路用于选择电压较高的所述直流电源为所述预充电电路进行供电；
7.预充电电路，包含一储能电容所述预充电电路的输出端分别连接一主电池充放电电路的输入端以及一副电池充电电路的输入端，用于对所述储能电容进行充能以对所述主电池充放电电路和所述副电池充电电路进行供电；
8.主电池充放电电路，包含一主电池，所述主电池充放电电路的输出端连接所述ftu装置负载输出端口，用于利用所述预充电电路的电能对所述主电池进行充电，以及通过所述主电池为所述ftu装置负载输出端口供能。
9.优选的，还包含一副电池充电电路与一主电池活化电路，
10.所述副电池充电电路包含一副电池，所述副电池充电电路的输入端连接所述主电池充放电电路的输出端，所述副电池充电电路的输出端连接所述储能负载输出端口，用于对所述副电池进行充电，所述副电池用于对所述储能负载输出端口供电，所述储能负载输
出端口用于为一弹操装置供能；
11.所述主电池活化电路的输入端连接一微控制器，所述主电池活化电路的输出端连接所述选择电路，用于根据所述微控制器的控制，控制所述主电池进行放电和充电以对所述主电池进行活化。
12.优选的，所述选择电路包括：
13.第一选择支路，选择包括一第一二极管，所述第一二极管的正极作为所述第一选择支路的输入端并连接所述第一直流电源的正极，所述第一二极管的负极作为所述第一选择支路的输出端，所述第一直流电源的负极接地选择；
14.第二选择支路，包括一第二二极管，所述第二二极管的正极作为所述第二选择支路的输入端，连接所述第二直流电源的正极，所述第二二极管的负极作为所述第二选择支路的输出端，所述第二直流电源的负极接地。
15.优选的，所述储能电容的一极板连接所述继电器，另一极板接地；
16.所述预充电电路首先为所述储能电容进行预充电，在所述储能电容的电压达到一第一预设电压后对所述主电池充放电电路供能。
17.优选的，所述主电池的正极连接一第三二极管的正极，所述主电池的负极接地，在所述第一直流电源与所述第二直流电源均失电时，所述主电池通过一第四二极管，对所述ftu装置负载输出端口进行供电。
18.优选的，还包括一涓流充电模块，所述涓流充电模块的输入端作为所述主电池充放电电路的输出端并连接所述第一节点；
19.所述涓流充电模块的输出端连接一电阻；
20.所述涓流充电模块的调节端连接于所述电阻与所述主电池的正极之间，通过调节端的反馈调节，保持所述涓流充电模块的输出端与所述涓流充电模块的调节端之间电压保持恒定，从而保持所述涓流充电模块输出电流恒定。
21.优选的，在所述副电池电压不足以供电后，所述主电池通过所述第三二极管为所述副电池补充电量以维持所述副电池输出稳定电压。
22.优选的，所述微控制器内部设定一活化电压值，预设一固定时间参数，
23.通过所述固定的时间参数周期性的控制所述继电器断开，使得所述主电池通过对ftu装置负载输出端口进行放电；
24.所述微控制器通过一采样端口测量所述主电池当前电压，当检测到所述主电池当前电压低于所述活化电压值时，则重新闭合所述继电器，对所述主电池再次进行充电。
25.优选的，所述弹操装置由所述副电池供能以完成操作，当所述副电池完成对所述弹操装置的供能后，所述副电池停止放电。
26.有益效果：可以长时间满足ftu装置负载输出端口运行可以省去取电pt装置，简化安装部署调试难度，可以在开机后任意时刻完成对柱上断路器的分闸、合闸操作，确保长时间完全免维护。
附图说明
27.图1为本发明较佳的实施例中，用于电池供电的电路图；
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
29.本发明较佳的实施例中，针对现有技术中存在的上述问题，提供一种用于电池供电的电路，应用于极柱直流取电的ftu装置负载输出端口1供电，其特征在于，如图1所示，电路包含一ftu装置负载输出端口1与一储能负载输出端口2，ftu装置负载输出端口1利用极柱的两侧的直流电源进行供电，两侧的直流电源分别为第一直流电源与第二直流电源；
30.电路还包含，
31.选择电路，选择电路的输入端分别连接两侧的直流电源的输出端，选择电源的输出端连接一预充电电路的输入端，选择电路用于选择电压较高的直流电源为预充电电路进行供电；
32.预充电电路，包含一储能电容预充电电路的输出端分别连接一主电池充放电电路的输入端以及一副电池充电电路的输入端，用于对储能电容进行充能以对主电池充放电电路和副电池充电电路进行供电；
33.主电池充放电电路，包含一主电池b1，主电池充放电电路的输出端连接ftu装置负载输出端口1，用于利用预充电电路的电能对主电池b1进行充电，以及通过主电池为ftu装置负载输出端口1供能。
34.具体的，其中，高选电路为双电源选择电路，p1为开关进线侧取点电源，p2为开关出线侧取电电源，通过两个肖特基二极管进行高选，自动为装置进行整机供电，任意一侧有电时ftu装置负载输出端口1均可以工作；主电池充放电电路通过微控制器3的控制，实现电池的自动充放电，可以有效地延长主电池b1的寿命。
35.本发明较佳的实施例中，还包含一副电池充电电路与一主电池活化电路，
36.副电池充电电路包含一副电池，副电池充电电路的输入端连接主电池充放电电路的输出端，副电池充电电路的输出端连接储能负载输出端口2，用于对副电池进行充电，副电池用于对储能负载输出端口2供电，储能负载输出端口2用于为一弹操装置供能；
37.主电池活化电路的输入端连接一微控制器3，主电池活化电路的输出端连接选择电路，用于根据微控制器3的控制，控制主电池进行放电和充电以对主电池进行活化。
38.具体的，其中，副电池不对ftu装置负载输出端口1的本体进行供电，只对储能负载输出端口2进行直连供电，储能负载输出端口2连接的负载仅在分合闸动作之后才会输出8-10s,对弹操装置储能结束后，就停止放电，因此保证出厂时充电电池的质量，可以长时间的保持电池电量，当多次储能操作后，副电池电压降低，通过肖特基二极管从主电池自动补充电量保持副电池的电池电压始终不小于主电池太多，肖特基二极管的特性保证了副电池无法向主电池放电。
39.本发明较佳的实施例中，选择电路包括：
40.第一选择支路，选择包括一第一二极管d1，第一二极管d1的正极作为第一选择支路的输入端并连接第一直流电源的正极，第一二极管d1的负极作为第一选择支路的输出端，第一直流电源的负极接地选择；
41.第二选择支路，包括一第二二极管d2，第二二极管d2的正极作为第二选择支路的输入端，连接第二直流电源的正极，第二二极管d2的负极作为第二选择支路的输出端，第二
直流电源的负极接地。
42.具体的，其中，第一二极管d1与第二二极管d2为肖特基二极管，利用肖特基二极管的特性，肖特基二极管，当在肖特基势垒两端加上正向偏压，即阳极金属接电源正极，n型基片接电源负极时，肖特基势垒层变窄，其内阻变小；反之，若在肖特基势垒两端加上反向偏压时，肖特基势垒层则变宽，其内阻变大，利用这种特性，可以对两侧电源进行选择。
43.本发明较佳的实施例中，储能电容的一极板连接继电器，另一极板接地；
44.预充电电路首先为储能电容进行预充电，在储能电容的电压达到一第一预设电压后对主电池充放电电路供能。
45.具体的，其中，两侧供电电源经过高选电路后，通过活化管理的继电器t1常闭触点，对储能电容c1进行设备预充电，当储能电容c1的预充电电压超过16v时，ftu设备可以正常启动运行。
46.本发明较佳的实施例中，主电池的正极连接一第三二极管d3的正极，主电池的负极接地，在第一直流电源与第二直流电源均失电时，主电池通过一第四二极管d4，对ftu装置负载输出端口1进行供电。
47.具体的，其中，当储能电容c1的电压超过主电池b1电压+1.25v时，涓流充电模块4开始对主电池b1进行恒流充电，涓流充电直至主电池b1的电压小于供电电压-1.25v时结束，此时主电池b1将保持恒压状态不再进行充放电，当两侧供电电源同时失电时，主电池b1通过第三二极管d3对ftu装置负载输出端口1进行供电，直至主电源电池全部放完电，ftu才掉电关机，当两侧电源再次供电时，主电池b1电量逐步缓慢增加。
48.本发明的较佳的实施例中，还包括一涓流充电模块4，涓流充电模块4的输入端作为主电池充放电电路的输出端并连接第一节点；
49.涓流充电模块4的输出端连接一电阻；
50.涓流充电模块4的调节端连接于电阻与主电池的正极之间，通过调节端的反馈调节，保持涓流充电模块4的输出端与涓流充电模块4的调节端之间电压保持恒定，从而保持涓流充电模块4输出电流恒定。
51.具体的，其中，当负载电阻减小的时候，输出端连接电阻的电流会随着增大，这将迫使电阻两端的电压上升，电压一旦超过一固定值，调节端的进行反馈，因为要保证电阻两端电压维持在固定值，由欧姆定律得知i＝u/r，所以输出电流上升到输出端将维持不变，从而实现恒流输出。
52.本发明较佳的实施例中，在副电池电压不足以供电后，主电池通过第三二极管d3为副电池补充电量以维持副电池输出稳定电压。
53.具体的，其中，当多次储能操作后，副电池b2电压低于一定阈值后，副电池b2会通过肖特基二极管，从主电池b1自动保持电量，保证副电池b2的电池电压会始终不小于主电池b1电压360vmv，同时肖特基二极管还可以防止副电池b2向主电池b1放电。
54.本发明较佳的实施例中，微控制器3内部设定一活化电压值，预设一固定时间参数，
55.通过固定的时间参数周期性的控制继电器断开，使得主电池通过对ftu装置负载输出端口1进行放电；
56.微控制器3通过一采样端口测量主电池当前电压，当检测到主电池当前电压低于
活化电压值时，则重新闭合继电器，对主电池再次进行充电。
57.具体的，其中，活化电压值存储在微控制器3中，通过微控制器3发出指令控制继电器t1，继电器t1可以进行电路的开合，从而控制主电池b1的充放电，避免电池长时间保持恒压涓流充电导致的电池电极加速老化，微控制器3也可以通过判断与预设时间周期性来对继电器t1进行控制，微控制器3采集当前主电池b1电压与储能电容c1的预充电电压，若预充电电压超过16v，开始对ftu供电，若预充电电压大于主电池b1电压1.25v时，启动涓流充电模块4，通过预设时间触发关闭功能，保证主电池b1电压处于活化状态，延长使用寿命。
58.充放电活化可以有效地提高主电池的使用寿命与有效容量。
59.本发明较佳的实施例中，弹操装置由副电池供能以完成操作，当副电池完成对弹操装置的供能后，副电池停止放电。
60.具体的，其中，副电池b2本身并不对ftu本体进行供电，副电池b2只对储能负载输出端口2进行直连供电，因为储能负载仅在弹操装置动作时会进行8s-10s的电能输出，在弹操装置储能结束后，副电池b2就会停止放电，因此保证出厂时充电完善，基本就可以保持电池电量。
61.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。