CN104393682A - 低压停电监测终端及低压电路板 - Google Patents

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朱义勇
陈蕾
庄晓丹
苏毅方
卢峰
蒋建杰
张页
周安仁
刘笑园
季旭
张兵
林才富
钦伟
崔小菱
邢翼
王震宇
李波
聂峥
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State Grid Corp of China SGCC
Huzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Changxing Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Huzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Changxing Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种低压停电监测终端，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的低压停电监测终端的功能板提供工作电压，装设于所述电源与功能板之间的电源管理电路，用于控制所述电源对功能板的充电和放电，所述的电源管理电路是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。本发明还公开了一种低压电路板。

Description

低压停电监测终端及低压电路板
技术领域
本发明实施例涉及一种支持在无外部供电时上报告警的低压停电监测终端。
背景技术
在配网抢修工作中，近70％的故障来自低压380V侧，而通过目前的监测手段是无法判断低压停电的位置，电力局无法及时了解低压用户的停电情况，往往在接到用户投诉以后才知道该用户停电，从而降低了服务质量，增大了用户的投诉率。
为及时了解低压用户的停电状况，通常会在低压用户端安装配电变压器监测终端，利用其内置的备用电源实现停电故障报警。现在常用的备用电源是可充电锂电池或镍氢电池。但由于电池管理电路的不合理、环境温度的影响以及电池的自身寿命受限，在1～2年之后该电池的容量将大大衰减，甚至无法支持公变终端持续1～5分钟的运行，也就影响了配电变压器监测终端功能的实现。因此现有的管理制度要求每隔1～2年就需要更换备用电池，这一方面增加了维护工作量，另一方面也大大增加了维护成本。
此外，镍氢电池和锂电池的标称工作温度范围仅有-20℃—60℃，在夏季高温条件下，户外现场的温度将会超过该标称工作温度范围，在某些恶劣情况下，锂电池会产生高温鼓肚甚至爆裂等情况，从而大大影响了配电变压器监测终端的使用安全性。
另一方面，配电变压器监测终端成本较高，体积较大，一般只能安装在配电变压器侧，无法安装在楼道的表箱处。因此只能对整个台区的供电状况进行管理，无法对每个楼道甚至每个用户进行管理，其管理力度无法满足主动服务的要求。
发明内容
低压停电监测终端，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的低压停电监测终端的功能板提供工作电压，其进一步包括装设于所述电源与功能板之间的电源管理电路，用于控制所述电源对功能板的充电和放电，所述的电源管理电路是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。
在一个实施例中，所述开关晶体管D1设置为多级二极管，被配置为将超级电容器C1的输出电压低于电源电压，使得在台区配网线路上电的情况下通过主电源对所述功能板进行供电。
在一个实施例中，所述的恒流充电电路包括一个连接所述电源与超级电容器C1之间的钳位电路，被配置为在台区配网线路出现跳变的情况下将提供给所述超级电容器C1的电流控制在恒定值。
在另一个实施例中，提供一种低压电路板，连接配电线路三相电压，包括：连接配电线路三相电压的电源板，将三相电源转换为低压供电电压；功能板，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息；以及连接于所述电源与功能板之间的辅助电源板，其供电端P连接电源板的输出Vdc，零线端N连接电源板的接地端GND，此辅助电源板控制所述电源对功能板的充电和放电。
在一个实施例中，所述辅助电源板是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。
在一个实施例中，所述超级电容器C1的容量是根据功能板的功耗不同而变化。
在另一个实施例中，低压停电监测终端，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的低压停电监测终端的功能板提供工作电压，进一步包括：装设于所述电源与功能板之间的电源管理电路，用于控制所述电源对功能板的充电和放电；以及通信端，通过专用无线网络与远端主站***建立连接。
在一个实施例中，所述的电源管理电路是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。在一个实施例中，所述超级电容器C1的容量是根据低压停电监测终端的功耗不同而变化。
本发明低压停电监测终端摈弃了配电变压器监测终端的镍氢电池或锂电池，以超级电容代之。超级电容是一种介于传统电容器与电池之间的、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原电容电荷储存电能。但在其储能的过程中并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的。因此超级电容具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等明显的优势。
本发明将超级电容代替可充电锂电池、镍氢电池，具有如下一些优点：(1)大大提高了低压停电监测终端电源的使用寿命，实现了备用电源的真正免维护，从而大幅度降低公变终端现场维护的工作量和维护成本；(2)提高了低压停电监测终端的工作温度范围，超级电容的标称工作温度可达到-25℃～60℃，且不存在高温鼓肚爆裂等问题，从而大大提高了低压停电监测终端的运行安全性。
附图说明
图1为本发明低压停电监测终端的结构原理示意图。
具体实施方式
参照图1，低压停电监测终端是用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源1，为所述的低压停电监测终端的功能板2提供工作电压Vdc，其进一步包括装设于所述电源1与功能板2之间的电源管理电路，用于控制所述电源对功能板的充电和放电。
在一个实施例中，所述的电源管理电路是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路，其中：
超级电容器(C1)：用以储存台区配网线路停电后支持低压停电监测终端运行的能量，超级电容器(C1)的容量需由低压停电监测终端的功耗决定，要求能在台区停电后至少能支持低压停电监测终端运行1分钟；
恒流充电电路(S1)：为超级电容提供恒定充电电流，避免电网配电线路上电时冲击电流过大影响低压停电监测终端的正常运行；
并联二极管(D1)：实现与电源1的并联，避免产生电流的环流。在实际使用中，D1可由多个二极管串联而成，使得超级电容器输出电压略低于主电源，以保证在正常情况下由主电源供电。
在一个实施例中，所述开关晶体管D1设置为多级二极管，被配置为将超级电容器C1的输出电压低于电源电压，使得在台区配网线路上电的情况下通过主电源对所述功能板进行供电。
在一个实施例中，所述的恒流充电电路包括一个连接所述电源与超级电容器C1之间的钳位电路，被配置为在台区配网线路出现跳变的情况下将提供给所述超级电容器C1的电流控制在恒定值。
在另一个实施例中，提供一种低压电路板，连接配电线路三相电压，包括：连接配电线路三相电压的电源板，将三相电源转换为低压供电电压；功能板，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息；以及连接于所述电源与功能板之间的辅助电源板，其供电端P连接电源板的输出Vdc，零线端N连接电源板的接地端GND，此辅助电源板控制所述电源对功能板的充电和放电。
在一个实施例中，所述辅助电源板是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。
在一个实施例中，所述超级电容器C1的容量是根据功能板的功耗不同而变化。在另一个实施例中，低压停电监测终端，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的低压停电监测终端的功能板提供工作电压，进一步包括：装设于所述电源与功能板之间的电源管理电路，用于控制所述电源对功能板的充电和放电；以及通信端，通过专用无线网络与远端主站***建立连接。
在一个实施例中，所述的电源管理电路是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。如图1所示，低压停电监测管理终端内部，超级电容的充放电管理模块的P端与主电源的输出Vdc相连，N端与主电源的地GND相连，输入电源端BK与电源1的Vcc端相连，从而实现了超级电容器C1的充放电管理模块与主电源的并联使用。在上电后，电源1首先通过恒流充电电路(S1)对超级电容(C1)进行充电。而在台区配网线路停电后，则超级电容器(C1)通过二极管(D1)实现对低压停电监测管理终端功能板的供电。
在一个实施例中，所述超级电容器C1的容量是根据低压停电监测终端的功耗不同而变化。
低压停电监测终端与远端配网管理主站***配合使用，低压停电监测终端实时监测三相相电压，一旦发现有一相或多相电压失电，则及时将用电现场的失电状态上报给配网管理主站***。配网管理主站***根据低压停电监测终端上行的信息，结合配网拓扑分析实现故障定位。并将故障分析结果进行发布及维修派工，实现主动服务。

Claims (9)

1.低压停电监测终端，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的低压停电监测终端的功能板提供工作电压，其特征在于进一步包括装设于所述电源与功能板之间的电源管理电路，用于控制所述电源对功能板的充电和放电，所述的电源管理电路是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。
2.根据权利要求1所述的低压停电监测终端，其特征在于：所述开关晶体管D1设置为多级二极管，被配置为将超级电容器C1的输出电压低于电源电压，使得在台区配网线路上电的情况下通过主电源对所述功能板进行供电。
3.根据权利要求2所述的低压停电监测终端，其特征在于：所述的恒流充电电路包括一个连接所述电源与超级电容器C1之间的钳位电路，被配置为在台区配网线路出现跳变的情况下将提供给所述超级电容器C1的电流控制在恒定值。
4.低压电路板，连接配电线路三相电压，其特征在于包括：
连接配电线路三相电压的电源板，将三相电源转换为低压供电电压；
功能板，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息；以及
连接于所述电源与功能板之间的辅助电源板，其供电端P连接电源板的输出Vdc，零线端N连接电源板的接地端GND，此辅助电源板控制所述电源对功能板的充电和放电。
5.根据权利要求4所述的低压电路板，其特征在于：所述辅助电源板是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。
6.根据权利要求5所述的低压电路板，其特征在于：所述超级电容器C1的容量是根据功能板的功耗不同而变化。
7.低压停电监测终端，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站***掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的低压停电监测终端的功能板提供工作电压，其特征在于进一步包括：装设于所述电源与功能板之间的电源管理电路，用于控制所述电源对功能板的充电和放电；以及通信端，通过专用无线网络与远端主站***建立连接。
8.根据权利要求7所述的低压停电监测终端，其特征在于：所述的电源管理电路是由超级电容器C1、恒流充电电路S1和开关晶体管D1组成，其中在台区配电线路上电和掉电的情况下，超级电容器C1分别进行充电和放电，支持功能板的工作电源，通过恒流充电电路S1为超级电容器C1提供恒流充电电流，通过开关晶体管D1防止产生电流环流回路。
9.根据权利要求7所述的低压停电监测终端，其特征在于：所述超级电容器C1的容量是根据低压停电监测终端的功耗不同而变化。
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