一种新型自取能电压传感器

技术领域

本发明属于智能配电网取能及信号传感技术领域，具体涉及一种新型自取能电压传感器。

背景技术

智能配电网是智能电网的组重要组成部分，其利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的智能化，先进的传感测量技术，为智能配电网主要技术内容之一。目前配电网领域用电压传感器是一种将高压一次信号转换成二次低压信号，以模拟或数字形式传递给后级设备的装置。

但是配网用电压传感器一般配套应用于ZW20、ZW32等高压开关设备，传感器采用模拟电信号输出方式极易受到开关动作干扰信号的影响，造成输出信号异常；传感器采用光数字信号输出方式可以消除传输过程所受干扰，但需要给传感器额外提供辅助电源，并且当电源离传感器较远时，采样电路易受VFTO即快速暂态过电压的影响，为此我们提出一种新型自取能电压传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型自取能电压传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种新型自取能电压传感器，包括高压电级、一次高压电容a、一次高压电容b、二次低压电容、过压保护电路a、过压保护线路b、外绝缘套管以及线路板底座，所述一次高压电容a的第一端连接有高压电极，所述一次高压电容a的第二端与变压器上初级线圈的第一端连接，初级线圈的第二端接地，且所述过压保护电路a并连接于变压器的初级线圈两端，所述一次高压电容b与二次低压电容相互串联，并一次高压电容b、二次低压电容连接至高压电极与大地之间，且过压保护线路b并联于二次低压电容的两端，所述传感器的底部安装有线路板底座，所述线路板底座内具有能量调理模块及信号采集模块，所述变压器上具有次级线圈，且次级线圈通过引线与线路板底座的能量调理模块电性连接，所述二次低压电容的两端电压信号通过引线输出接至位于所述线路板底座的信号采集模块上。

进一步地，所述传感器的外侧套设有外绝缘套管，且将取能电路与取样电路通过环氧树脂或硅橡胶灌封于所述外绝缘套管内。

进一步地，能量调整模块包括过压保护电路、整流滤波电路、脉宽调制控制电路，取能电路输出接入能量调整模块，通过接入过压保护电路，用于泄放变压器异常过电压，经过整流滤波电路将交流信号转换为直流信号，脉宽调制控制电路主要用于输出满足设定要求的电压给储能模块。

进一步地，储能模块包括储能电路及放电电路，储能电路包括限流二极管、单向导通二极管、稳压二极管、超级电容，储能模块将从能量调整模块输入的电压分为两路，其中一路通过放电电路为后级电路供电，另一路通过限流二极管为超级电容充电，稳压二极管并联在超级电容两端用于保护超级电容，单向导通二极管与限流二极管反相并联，在能量调整模块没有电压输出时，超级电容储存的电能通过单向导通二极管为后级电路供电。

进一步地，所述一次高压电容a、一次高压电容b均采用薄膜电容串联构成。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、传感器采用光数字信号输出消除由于直接输出模拟信号传输中易受干扰的问题。

2、传感器采用就近获取能量的方式，可有效排除VFTO对采样电路的影响，进一步提高了电压传感器的性能。

3、传感器具有储能功能，可以在线路掉线的情况下一定时间内满足传感器信号输出功能。

4、传感器集成两种功能，可有效降低附件对所配套开关设备的空间要求。

5、传感器实现光数字信号输出又无须额外加入辅助电源，具有一定的成本优势。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的传感器结构示意图；

图2为本发明的传感器功能框图；

图3为本发明一次本体的电路图；

图中：1、高压电极；2、一次高压电容a；3、一次高压电容b；4、二次低压电容；5、变压器；6、过压保护电路a；7、过压保护线路b；8、外绝缘套管；9、线路板底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-图3，本发明提出的一种技术方案：一种新型自取能电压传感器，包括一次本体、能量调理模块、储能模块、信号采集模块、数据编码模块、数据发送模块，一次本体包括高压电极1、一次高压电容a2、一次高压电容b3、二次低压电容4、变压器5、过压保护电路a6、过压保护线路b7、外绝缘套管8以及线路板底座9,一次高压电容a2的第一端连接有高压电极1，一次高压电容a2的第二端与变压器5上初级线圈的第一端连接，初级线圈的第二端接地，构成取能电路，且过压保护电路a6并联于初级线圈两端，用作泄放过电压，一次高压电容b3与二次低压电容4相互串联，并一次高压电容b3、二次低压电容4连接至高压电极1与地面之间，构成取样电路，且过压保护线路b7并联于二次低压电容4的两端，用作泄放过电压，传感器外侧套设有外绝缘套管8，且将取能电路与取样电路通过环氧树脂或硅橡胶灌封于外绝缘套管8内，且传感器的底部安装有线路板底座9，线路板底座9内具有能量调理模块及信号采集模块，变压器5上具有次级线圈，次级线圈通过引线与线路板底座9的能量调理模块电性连接，二次低压电容4的两端电压信号通过引线输出接至位于线路板底座9的信号采集模块上。

本实施例中，进一步地，能量调整模块包括过压保护电路、整流滤波电路、脉宽调制控制电路，取能电路输出接入能量调整模块，通过接入过压保护电路，用于泄放变压器5异常过电压，经过整流滤波电路将交流信号转换为直流信号，脉宽调制控制电路主要用于输出满足设定要求的电压给储能模块。

本实施例中，进一步地，储能模块包括储能电路及放电电路，储能电路包括限流二极管、单向导通二极管、稳压二极管、超级电容，储能模块将从能量调整模块输入的电压分为两路，其中一路通过放电电路为后级电路供电，另一路通过限流二极管为超级电容充电，稳压二极管并联在超级电容两端用于保护超级电容，单向导通二极管与限流二极管反相并联，在能量调整模块没有电压输出时，超级电容储存的电能通过单向导通二极管为后级电路供电。

本实施例中，进一步地，数据编码模块可选用单片机或FPGA等芯片，按照既定通信协议完成数据编码，然后将编码后的电数字信号发送给数据发送模块

本实施例中，进一步地，数据发送模块包括电路调整电路及电光转换模块，电压调整电路将数据编码模块输出的电数字信号调整为满足光电转换模块要求的电数字信号。

本发明的工作原理及使用流程：传感器由高压电极1、外绝缘套管8以及线路板底座9组成，且通过将取能电路与取样电路通过环氧树脂或硅橡胶灌封于外绝缘套管8内，组成传感器的一次本体，电光转换模块将电数字信号转换为光数字信号，经光纤传送给后级设备，传感器除可通过一次本体实现信号传感功能外，还可实现能量传输功能，一方面可以为二次传感信号数字化供能，消除直接输出模拟信号传输中易受干扰的问题；另一方面采用就近获取能量的方式，电源与用电设备位于同一地电位，可有效排除VFTO对采样电路的影响，进一步提高了电压。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。