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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410712057.4(22)申请日 2014.11.28H02J 13/00(2006.01)H02J 7/00(2006.01)(71)申请人国家电网公司地址 100045 北京市西城区西长安街86号申请人国网浙江省电力公司湖州供电公司国网浙江长兴县供电公司(72)发明人卢峰 朱义勇 陈蕾 庄晓丹苏毅方 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 王震宇聂峥(74)专利代理机构杭州华鼎知识产权代理事务所(普通合伙) 33217代理人胡根良(54) 发明名称公用配电变压器监测终端(57) 摘要本发明公开了一种。
2、公用配电变压器监测终端，用于采集公变侧电能信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的公用配电变压器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。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图1页(10)申请公布号 CN 104377833 A(43)申请公布日 2015.02.25CN 104377833 A1/1页21.公用配电变压器监测终端，用于采集公变侧电能信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的公用配电变压器监测终端的功能板提供工作。
3、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。2.根据权利要求1所述的公用配电变压器监测终端，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。3.根据权利要求2所述的公用配电变压器监测终端，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。
4、况下通过主电源对所述功能板进行供电。4.根据权利要求2所述的公用配电变压器监测终端，其特征在于：所述恒流充电电路S1包括基极相互连接的三极管Q1,Q2，以及分别串联的电阻R2,R1，且并接入超级电容器C1以控制其充电电流。5.根据权利要求2所述的公用配电变压器监测终端，其特征在于：在配电线路上电时，三极管Q1,Q2工作在放大状态，恒流充电电路S1对超级电容器C1的充电电流为：其中为三极管Q1,Q2的电流放大系数，IR1、IR2分别为流过电阻R1、R2的电流，其中，当三极管Q1,Q2的电流放大系数1时，充电电流IchargeIR10.7/R1。6.公用配电变压器监测终端，用于监测配电线路三相电压。
5、掉电情况以提示给远端主站系统掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的公用配电变压器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系统建立连接。7.根据权利要求6所述的公用配电变压器监测终端，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。
6、路。8.根据权利要求6所述的公用配电变压器监测终端，其特征在于：所述超级电容器C1的容量是根据公用配电变压器监测终端的功耗不同而变化。权 利 要 求 书CN 104377833 A1/4页3公用配电变压器监测终端技术领域0001 本发明实施例涉及一种具备充放电功能的公用配电变压器监测终端(简称公变终端)。背景技术0002 公变终端是公用配电变压器综合监测终端，实现公变侧电能信息采集，包括电能量数据采集，配电变压器和开关运行状态监测，供电电能质量监测，并对采集的数据实现管理和远程传输。同时还可集成计量、无功补偿、台区电压考核等功能。0003 为实现台区停电后将台区的供电状况及时上报给主站，通常要。
7、求公变终端在台区停电后继续运行15分钟。因此现有的公变终端通常带有备用电源，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12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15分钟的运行，也就影响了公变终端功能的实现。因此现有的管理制度要求每隔12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。0004 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，从而大大影响了公变。
8、终端的使用安全性。0005 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公用配电变压器的位置，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。0006 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12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15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。
9、有的管理制度要求每隔12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。0007 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。0008 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0009 本发明实施例提出一种公用配电变压器。
10、监测终端，用于采集公变侧电能信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的公用配电变压器监测终端的功能板提供工说 明 书CN 104377833 A2/4页4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。0010 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。
11、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。0011 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系统掉电信息；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。0012 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。
12、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。0013 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。0014 在另一个实施例中，公用配电变压器监测终端，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站系统掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的公用配电变压器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系统建立连接。0015 在一个实施例中，。
13、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。0016 在一个实施例中，所述超级电容器C1的容量是根据公用配电变压器监测终端的功耗不同而变化。0017 本发明公用配电变压器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。
14、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。0018 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)大大提高了公用配电变压器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)提高了公用配电变压器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-2560，且不存在高温鼓肚爆裂等问题，从而大大提高了公用配电变压器监测终端的运行安全性。说 明 书CN 104377833 A3/4页5附图说明0019 图1为本发明公用配电变压器监测终端的结构原理示意图；0020。
15、 图2为恒流充电电路的电路图。具体实施方式0021 参照图1，公用配电变压器监测终端是用于监测配电线路配电信息的仪器，包括用于获取配电线路相电电压的电源1，为所述的公用配电变压器监测终端的功能板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。0022 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。
16、，其中：0023 超级电容器(C1)：用以储存台区配网线路停电后支持公用配电变压器监测终端运行的能量，超级电容器(C1)的容量需由公用配电变压器监测终端的功耗决定，要求能在台区停电后至少能支持公用配电变压器监测终端运行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公用配电变压器监测终端的正常运行；0024 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。0025 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。
17、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。0026 在一个实施例中，所述恒流充电电路S1包括基极相互连接的三极管Q1,Q2，以及分别串联的电阻R2,R1，且并接入超级电容器C1以控制其充电电流。在配电线路上电时，三极管Q1,Q2工作在放大状态，恒流充电电路S1对超级电容器C1的充电电流为：0027 0028 其中为三极管Q1,Q2的电流放大系数，IR1、IR2分别为流过电阻R1、R2的电流，其中，当三极管Q1,Q2的电流放大系数1时，充电电流IchargeIR10.7/R1。0029 在另一个实施例中，提供一种低压电路板，连接配电线路三。
18、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系统掉电信息；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。0030 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分别进行充电和放说 明 书CN 104377833 A4/4页6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。
19、开关晶体管D1防止产生电流环流回路。0031 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。0032 在另一个实施例中，公用配电变压器监测终端，用于监测配电线路三相电压掉电情况以提示给远端主站系统掉电信息，包括用于获取配电线路相电电压的电源，为所述的公用配电变压器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系统建立连接。0033 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。
20、，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。0034 如图1所示，公用配电变压器监测管理终端内部，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)实现对公用配电变压器监测管理终端功能板的供电。0035 在一个实施例中，所述超级电容器C1的容量是根据公用配电变压器监测终端的功耗不同而变化。0036 公用配电变压器监测终端与远端配网管理主站系统配合使用，公用配电变压器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系统。配网管理主站系统根据公用配电变压器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。说 明 书CN 104377833 A1/1页7图1图2说 明 书 附 图CN 104377833 A。