架空输电线路故障检测器供能电源的设计

电压监控和功率调整模块输入端接整流滤波电路输出，输出端接取能线圈输出。当整流滤波电路的输出电压大于电路设定的额定电压时，稳压管D1导通，给光电耦合器U1前级提供触发电流，光电耦合器U1输出导通；光电耦合器选用内部带过零检测功能、双向可控硅控制输出的MOC型光电耦合器，在每次过零点时判断是否有前置电流，如果有前置电流则在此周期内光耦导通。光耦输出导通后，电阻R4上产生电压，触发双向可控硅D7导通，短接取能线圈两端。通过双向可控硅不断地导通和截止，整流滤波电路输出电容不停地充放电，从而使输出电压保持稳定。
本文设计的功率调整电路，测试实验采用调压器模拟取能线圈感应电压的方式进行。由于在达到电路设定的额定电压下需要短接线圈，为了防止损坏调压器，在其输出端串接一个电阻以达到实验效果。在各输入电压情况下调整电压稳定输出的情况如图3所示。实验证明本电路模块工作性能稳定，能对后级电子元件起到良好的保护作用。

2．3 DC—DC电压变换
由于特制线圈从母线感应出交流电并经过整流滤波后得到具有一定变化范围的直流电压，因此采用一个宽范围输入的DC—DG变换器芯片LM2576 ADJ。LM2576 ADJ输入电压范围为4．75～40 V，输出可得到可调的稳定电压，且高低温度特性好，输出纹波不超过20 mV。DC—DC变换器原理图如图4所示。

2．4 储能电池充电管理电路
本设计采用线圈取能与储能电池相结合的方式为工作在高压侧的电子设备供能，取能电源处于正常工作状态时，为电子电路提供电源，并且能对储能电池进行充电；当取能电源不能为后级电路提供足够大的能量时，此时转换成储能电池供能，保证电子设备能连续不断电工作。通过对比各类充电电池特性后，选取大容量磷酸铁锂充电电池组作为后备电源。
磷酸铁锂电池具有卓著的安全性能，不会因过充、过热、短路、撞击而产生爆炸或燃烧；使用寿命长，循环使用次数多，其容量保持率是铅酸电池的8倍、镍氢电池的3倍、锰酸锂电池的4～5倍等；充电速度快，自放电少，无记忆效应，单体电压3．3 V，放电平台稳定。
鉴于对储能电池的维护，利用CN3058设计了专门充电管理电路控制其充电过程。内部恒定输出电压3．6 V，也可通过一外部电阻调节充电电压；可激活深度放电的电池和减少功耗，电池电压低于2．05 V时采用涓流充电模式，可编程的持续恒流充电电流可达500 mA，电源电压掉电时自动进入低功耗的睡眠模式。图5为储能电池充电管理电路。

3 实验结果
基于上述设计参数对取电模块带负载能力进行实验，在取电模块后级接入相关课题研制的架空输电线故障检测器模块，测试表明取能装置在母线一次侧10 A的电流下可以启动，在正常工作状态下，该模块能够输出5 V左右供电电压，不低于60 mA的电流，使后级检测器模块可以正常工作；并且在过压的情况下通过功率调节电路能保证输出电压稳定，对后级电路不造成损坏，测试结果见表1。由此可见，本文所提出的一种通过特制线圈从高压侧一次母线取能与蓄能电池相结合的供能方案，能解决线路短时间停电和母线大电流情况下，架空线路上的电子设备的电源供给问题，保障设备持续不掉电的稳定工作。

4 结束语
利用取能线圈从高压线母线侧取电和蓄能电池供能相结合的方法，解决了在母线电流很小时存在的死区问题和在大电流情况下，对电子设备的安全稳定工作实施了有效保护，能为后级电路提供稳定的电压输出。通过实验验证了该方法的可行性，能够使工作在架空输电线的电子设备连续稳定工作，有效地解决了高压侧电子设备的供能问题。