CN114598024B - 输电线路在线供电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种输电线路在线供电控制系统，包括电流互感器CT1、整流电路REC1、前端电路、第一切换电路、第二切换电路、在线供电检测控制电路以及第二切换电路；所述电流互感器CT1设置于输电线路进行感应取电，电流互感器CT1的输出端连接于整流电路REC1的输入端，整流电路REC1的输出端连接于前端电路的输入端，前端电路的输出端连接于第一切换电路的输入端，所述第一切换电路的输出端向负载供电，所述第二切换电路的输入端连接于锂电池BAT1的正极，第二切换电路的输出端连接于负载，所述在线供电检测控制电路的第一控制端连接于第一切换电路的控制输入端，在线检测控制电路的第二输出端连接于第二切换电路的控制输入端。

Description

输电线路在线供电控制系统

技术领域

本发明涉及一种电力低压直流供电系统，尤其涉及一种输电线路在线供电控制系统。

背景技术

在电力运行中，往往需要对输电线路(包括架空线路和地下电缆)的运行状态进行监测，比如电压、电流、环境状态、绝缘子状态等等指标，在对这些指标进行监测时需要采用各种传感器、处理电路以及网络设备，从而需要低压直流供电。

现有技术中，低压直流供电一般采用太阳能、蓄电池等，太阳能受到环境影响大，稳定性差，蓄电池的续航也会受到环境的制约，比如温度，虽然，可以将这两种方式相结合，但是，仍然存在稳定性差的问题，因此，人们逐渐倾向于通过在线取电和蓄电池(一般采用功率密度较大的锂电池)相结合的方式供电，在线取电即通过电流互感器进行感应取电，然后进行整流，滤波等处理，从而向负载供电，而蓄电池作为冗余电源，当在线取电存在故障(一般为过压或者欠压)时，蓄电池进行供电，当在线取电回路恢复正常时再由在线取电回路向负载供电，这种方式大大提高了低压直流供电的稳定性，但是，在线取电回路和蓄电池供电的切换控制上，现有技术则存在电路结构复杂的问题，需要采用各种监测芯片实现切换，使得成本高昂，如果简化电路，则起稳定性差，切换的平顺性受到严重影响。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种输电线路在线供电控制系统，能够对在线取电是否存在过压或者欠压进行准确检测并在过压或者欠压时快速的切换至锂电池供电状态，而且能够自判断在线取电回路的状态并能够当在线取电回路正常时自动切换至在线供电回路，从而确保负载供电稳定性，而且电路结构相对简单，无需复杂的芯片，降低使用成本。

本发明提供的一种输电线路在线供电控制系统，包括电流互感器CT1、整流电路REC1、前端电路、第一切换电路、第二切换电路、在线供电检测控制电路以及第二切换电路；

所述电流互感器CT1设置于输电线路进行感应取电，电流互感器CT1的输出端连接于整流电路REC1的输入端，整流电路REC1的输出端连接于前端电路的输入端，前端电路的输出端连接于第一切换电路的输入端，所述第一切换电路的输出端向负载供电，所述第二切换电路的输入端连接于锂电池BAT1的正极，第二切换电路的输出端连接于负载，所述在线供电检测控制电路的第一控制端连接于第一切换电路的控制输入端，在线检测控制电路的第二输出端连接于第二切换电路的控制输入端。

进一步，所述在线检测控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R2、电阻R3、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R10、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、二极管D1、二极管D2、二极管D3、稳压管ZD1、稳压管ZD2、三极管Q2、三极管Q6、二极管D4、或门电路U2以及比较器U1；

电阻R4的一端连接于前端电路的输出端，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接于稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极通过电阻R7连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极作为在线检测控制电路的第一控制端连接于第一切换电路的控制输入端；

稳压管ZD1的负极连接于电阻R4和电阻R5之间的公共连接点，稳压管ZD1的正极通过电阻R2和电阻R3串联后接地，电阻R2和电阻R3的公共连接点连接于三极管Q6的积极，三极管Q6的发射极通过电阻R18连接于锂电池BAT1的正极，三极管Q6的基极通过电阻R19连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极连接于二极管D1的负极；

二极管D3的正极连接于三极管Q6的集电极，二极管D3的负极连接于电阻R13的一端，电阻R13的另一端作为在线检测控制电路的第二输出端连接于第二切换电路的控制输入端；

比较器U1的同相端通过电阻R17连接于锂电池BAT1的正极，比较器U1的同相端通过电容C3和电阻R16串联后接地，比较器U1的电源端通过电阻R15连接于锂电池BAT1的正极，比较器U1的输出端通过电阻R10连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的发射机接地，三极管Q2的集电极通过电阻R6连接于前端电路的输出端；

二极管D1的正极连接于二极管D4的正极，二极管D4的负极连接于二极管D3的负极，或门电路U2的第一输入端连接于三极管Q6的基极，或门电路U2的第二输入端连接于二极管D4的正极，或门电路U2的输出端通过电阻R14连接于比较器U1的反相端；

其中：三极管Q6为P三极管，稳压管ZD2的导通电压大于稳压管ZD1的导通电压。

进一步，所述第一切换电路包括NMOS管Q1、电阻R8、电阻R9、电容C2以及可控硅Q3；

NMOS管Q1的漏极作为第一切换电路的电源输入端连接于前端电路的输入端，NMOS管Q1的源极作为第一切换电路的电源输出端向负载供电，NMOS管Q1的漏极通过电阻R8连接于NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的栅极通过电阻R9接地，NMOS管Q1的栅极通过电容C2接地，可控硅Q3的正极连接于NMOS管Q1的栅极，可控硅Q1的负极接地，可控硅Q1的控制极作为第一切换电路的控制输入端连接于二极管D1的负极。

进一步，所述第二切换电路包括PMOS管Q4、电阻R11、电阻R12以及三极管Q5；

PMOS管Q4的源极作为第二切换电路的输入端连接于锂电池BAT1，PMOS管Q4的漏极作为第二切换电路的输出端向负载供电，PMOS管Q4的源极通过电阻R11连接于PMOS管Q4的栅极，PMOS管Q4的栅极通过电阻R12连接于三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射机接地，三极管Q5的基极作为第二切换电路的控制输入端连接于电阻R13。

进一步，所述前端电路包括压敏电阻VR1、电阻R1和电容C1；

电阻R1的一端通过压敏电阻VR1接地，电阻R1的另一端作为前端电路的输出端，电阻R1和压敏电阻VR1的公共连接点通过电容C1接地，电阻R1和压敏电阻VR1的公共连接点作为前端电路的输入端连接于整流电路REC1的输出端。

本发明的有益效果：通过本发明，能够对在线取电是否存在过压或者欠压进行准确检测并在过压或者欠压时快速的切换至锂电池供电状态，而且能够自判断在线取电回路的状态并能够当在线取电回路正常时自动切换至在线供电回路，从而确保负载供电稳定性，而且电路结构相对简单，无需复杂的芯片，降低使用成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种输电线路在线供电控制系统，包括电流互感器CT1、整流电路REC1、前端电路、第一切换电路、第二切换电路、在线供电检测控制电路以及第二切换电路；

所述电流互感器CT1设置于输电线路进行感应取电，电流互感器CT1的输出端连接于整流电路REC1的输入端，整流电路REC1的输出端连接于前端电路的输入端，前端电路的输出端连接于第一切换电路的输入端，所述第一切换电路的输出端向负载供电，所述第二切换电路的输入端连接于锂电池BAT1的正极，第二切换电路的输出端连接于负载，所述在线供电检测控制电路的第一控制端连接于第一切换电路的控制输入端，在线检测控制电路的第二输出端连接于第二切换电路的控制输入端，通过上述结构，能够对在线取电是否存在过压或者欠压进行准确检测并在过压或者欠压时快速的切换至锂电池供电状态，而且能够自判断在线取电回路的状态并能够当在线取电回路正常时自动切换至在线供电回路，从而确保负载供电稳定性，而且电路结构相对简单，无需复杂的芯片，降低使用成本。

具体地，所述在线检测控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R2、电阻R3、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R10、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、二极管D1、二极管D2、二极管D3、稳压管ZD1、稳压管ZD2、三极管Q2、三极管Q6、二极管D4、或门电路U2以及比较器U1；

电阻R4的一端连接于前端电路的输出端，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接于稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极通过电阻R7连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极作为在线检测控制电路的第一控制端连接于第一切换电路的控制输入端；

稳压管ZD1的负极连接于电阻R4和电阻R5之间的公共连接点，稳压管ZD1的正极通过电阻R2和电阻R3串联后接地，电阻R2和电阻R3的公共连接点连接于三极管Q6的积极，三极管Q6的发射极通过电阻R18连接于锂电池BAT1的正极，三极管Q6的基极通过电阻R19连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极连接于二极管D1的负极；

二极管D3的正极连接于三极管Q6的集电极，二极管D3的负极连接于电阻R13的一端，电阻R13的另一端作为在线检测控制电路的第二输出端连接于第二切换电路的控制输入端；

比较器U1的同相端通过电阻R17连接于锂电池BAT1的正极，比较器U1的同相端通过电容C3和电阻R16串联后接地，比较器U1的电源端通过电阻R15连接于锂电池BAT1的正极，比较器U1的输出端通过电阻R10连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的发射机接地，三极管Q2的集电极通过电阻R6连接于前端电路的输出端；

二极管D1的正极连接于二极管D4的正极，二极管D4的负极连接于二极管D3的负极，或门电路U2的第一输入端连接于三极管Q6的基极，或门电路U2的第二输入端连接于二极管D4的正极，或门电路U2的输出端通过电阻R14连接于比较器U1的反相端；

其中：三极管Q6为P三极管，稳压管ZD2的导通电压大于稳压管ZD1的导通电压。

所述第一切换电路包括NMOS管Q1、电阻R8、电阻R9、电容C2以及可控硅Q3；

NMOS管Q1的漏极作为第一切换电路的电源输入端连接于前端电路的输入端，NMOS管Q1的源极作为第一切换电路的电源输出端向负载供电，NMOS管Q1的漏极通过电阻R8连接于NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的栅极通过电阻R9接地，NMOS管Q1的栅极通过电容C2接地，可控硅Q3的正极连接于NMOS管Q1的栅极，可控硅Q1的负极接地，可控硅Q1的控制极作为第一切换电路的控制输入端连接于二极管D1的负极。

所述第二切换电路包括PMOS管Q4、电阻R11、电阻R12以及三极管Q5；

PMOS管Q4的源极作为第二切换电路的输入端连接于锂电池BAT1，PMOS管Q4的漏极作为第二切换电路的输出端向负载供电，PMOS管Q4的源极通过电阻R11连接于PMOS管Q4的栅极，PMOS管Q4的栅极通过电阻R12连接于三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射机接地，三极管Q5的基极作为第二切换电路的控制输入端连接于电阻R13。

所述前端电路包括压敏电阻VR1、电阻R1和电容C1；

电阻R1的一端通过压敏电阻VR1接地，电阻R1的另一端作为前端电路的输出端，电阻R1和压敏电阻VR1的公共连接点通过电容C1接地，电阻R1和压敏电阻VR1的公共连接点作为前端电路的输入端连接于整流电路REC1的输出端。

下面进一步对本发明的原理做出详细说明：

如图1所示，前端电路由电阻R1、VR1和电容C1组成，其中，压敏电阻VR1用于进行钳压保护，电容C1用于滤波、削峰，电阻R1用于限压和限流。

电阻R2、电阻R3和稳压管ZD1构成欠压检测电路，稳压管ZD2和电阻R7构成过压检测电路，当电路过压时，稳压管ZD2导通，从而通过电阻R7向可控硅输出高电平，此时，稳压管ZD1导通，三极管Q6的基极电压大于发射机电压而截止，当电路欠压时，稳压管ZD2截止，稳压管ZD1截止，从而在电阻R2和电阻R3之间形成低电平，三极管Q6进入导通状态，通过电阻R19向可控硅Q3输出高电平，因此，从上述可知：无论是过压还是欠压，三极管Q3的控制极始终能够得到一个高电平触发可控硅Q3导通，稳压管ZD3用于对稳压管ZD1及三极管Q6进行保护；

第一切换电路中，其开关管采用NMOS管，当电压正常时，NMOS管Q1的栅极通过电阻R8和电阻R9进行分压后提供电压促使NMOS管Q1导通，从而由在线供电回路，即电流互感器CT1、整流电路REC1、前端电路以及第一切换电路组成的回路向负载供电，此时，可控硅Q3是截止的；这是由于可控硅Q3具有触发特性，在其控制极无触发信号时可控硅Q3才会导通，当上述中存在的欠压或者过压时，可控硅Q3的控制极输入高电平触发信号，可控硅Q3导通，NMOS管Q1的栅极失电截止，第一切换电路停止供电；而此时，无论是欠压或者是过压，均会想三极管Q5输出一个高电平，触发三极管Q5导通，由于第二切换电路中的开关管采用PMOS管,即当三极管Q5导通时PMOS管Q4才导通，此时进入锂电池供电状态。

当电压恢复正常时，三极管Q6恢复为高电平，而二极管D4的正极恢复为低电平，此时，或门电路U2输出高电平，使得比较器的反相端电压大于同相端的基准电压，比较器U1输出高电平，使得三极管Q2导通，三极管Q2导通后，可控硅Q3的负极电位在三极管Q2导通时大于其正极电位，可控硅Q3反向截止，此时，Q1恢复导通，而此时，由于电压恢复正常，三极管Q6从新进入低电平状态，而稳压管ZD2恢复截止，二极管D4的正极恢复为低电平，此时，或门电路输出低电平，比较器U1输出低电平，并且三极管Q5截止，PMOS管Q4截止，锂电池向负载供电中断，完成锂电池至在线供电回路的切换。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种输电线路在线供电控制系统，其特征在于：包括电流互感器CT1、整流电路REC1、前端电路、第一切换电路、第二切换电路、在线检测控制电路以及第二切换电路；

所述电流互感器CT1设置于输电线路进行感应取电，电流互感器CT1的输出端连接于整流电路REC1的输入端，整流电路REC1的输出端连接于前端电路的输入端，前端电路的输出端连接于第一切换电路的输入端，所述第一切换电路的输出端向负载供电，所述第二切换电路的输入端连接于锂电池BAT1的正极，第二切换电路的输出端连接于负载，所述在线检测控制电路的第一控制端连接于第一切换电路的控制输入端，在线检测控制电路的第二输出端连接于第二切换电路的控制输入端；

所述在线检测控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R2、电阻R3、电阻R13、电阻R10、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、二极管D1、二极管D2、二极管D3、稳压管ZD1、稳压管ZD2、三极管Q2、三极管Q6、二极管D4、或门电路U2以及比较器U1；

电阻R4的一端连接于前端电路的输出端，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接于稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极通过电阻R7连接于二极管D1的正极，二极管D1的负极作为在线检测控制电路的第一控制端连接于第一切换电路的控制输入端；

稳压管ZD1的负极连接于电阻R4和电阻R5之间的公共连接点，稳压管ZD1的正极通过电阻R2和电阻R3串联后接地，电阻R2和电阻R3的公共连接点连接于三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极通过电阻R18连接于锂电池BAT1的正极，三极管Q6的基极通过电阻R19连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极连接于二极管D1的负极；

二极管D3的正极连接于三极管Q6的集电极，二极管D3的负极连接于电阻R13的一端，电阻R13的另一端作为在线检测控制电路的第二输出端连接于第二切换电路的控制输入端；

比较器U1的同相端通过电阻R17连接于锂电池BAT1的正极，比较器U1的同相端通过并联的电容C3和电阻R16接地，比较器U1的电源端通过电阻R15连接于锂电池BAT1的正极，比较器U1的输出端通过电阻R10连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极通过电阻R6连接于前端电路的输出端；

二极管D1的正极连接于二极管D4的正极，二极管D4的负极连接于二极管D3的负极，或门电路U2的第一输入端连接于三极管Q6的基极，或门电路U2的第二输入端连接于二极管D4的正极，或门电路U2的输出端通过电阻R14连接于比较器U1的反相端；

其中：三极管Q6为P三极管，稳压管ZD2的导通电压大于稳压管ZD1的导通电压；

所述第一切换电路包括NMOS管Q1、电阻R8、电阻R9、电容C2以及可控硅Q3；

NMOS管Q1的漏极作为第一切换电路的电源输入端连接于前端电路的输出端，NMOS管Q1的源极作为第一切换电路的电源输出端向负载供电，NMOS管Q1的漏极通过电阻R8连接于NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的栅极通过电阻R9接地，NMOS管Q1的栅极通过电容C2接地，可控硅Q3的正极连接于NMOS管Q1的栅极，可控硅Q1的负极接地，可控硅Q1的控制极作为第一切换电路的控制输入端连接于二极管D1的负极；

所述第二切换电路包括PMOS管Q4、电阻R11、电阻R12以及三极管Q5；

PMOS管Q4的源极作为第二切换电路的输入端连接于锂电池BAT1，PMOS管Q4的漏极作为第二切换电路的输出端向负载供电，PMOS管Q4的源极通过电阻R11连接于PMOS管Q4的栅极，PMOS管Q4的栅极通过电阻R12连接于三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极作为第二切换电路的控制输入端连接于电阻R13。

2.根据权利要求1所述输电线路在线供电控制系统，其特征在于：所述前端电路包括压敏电阻VR1、电阻R1和电容C1；

电阻R1的一端通过压敏电阻VR1接地，电阻R1的另一端作为前端电路的输出端，电阻R1和压敏电阻VR1的公共连接点通过电容C1接地，电阻R1和压敏电阻VR1的公共连接点作为前端电路的输入端连接于整流电路REC1的输出端。