[发明专利]一种用于三芯电缆热状态在线监测系统的供电电路

说明书

本发明公开了一种用于三芯电缆热状态在线监测系统的供电电路，将取能线圈设置成三个呈环形间隔设置的线圈，取能线圈套设于配电电缆本体上，取能线圈用于输出三相感应电压，利用三个呈环形间隔设置的线圈对三芯电缆进行取能并测量电缆表面温度的自供电装置，通过测量电缆表面温度，实时计算电缆线芯温度，进而评估三芯电缆的热状态；解决了当前三芯电缆在线监测装置需要定期更换电池的难题，该装置可以实现冷启动，启动后可以通过能量收集电路为监测装置提供电能，同时该装置还具有体积小，重量轻的优点，便于在电缆上安装，极大的提升了三芯电缆在线监测设备在现场安装的灵活性，具有较大的工程实用价值。

技术领域

本发明属于电缆检测技术领域，具体涉及一种用于三芯电缆热状态在线监测系统的供电电路。

背景技术

近年来，随着低功耗电子器件集成技术(如无线传感器)的飞速发展，无线传感器被广泛应用到可穿戴电子设备，植入式医疗设备，野外生物监测和物联网等诸多领域。无线传感器网络由于其传感器节点分布灵活、体积微小、非接触式测量等优点，已在电网运行状态监测领域有广泛的应用。相较于低功耗电子器件集成技术的蓬勃发展，器件的供电技术发展缓慢，电子产品的供能技术已经成为制约低功耗产品发展的瓶颈。由于无线传感器的体积小，其所携带电池的能量有限，无法满足长时间工作的需求。而且在实际工程应用中，无线传感器网络具有数量大、分布范围广及工作环境复杂等特点，因此很难通过更换电池的方法来持续获得电能。一种有效的电池替代方案是使用能量收集器，将环境中广泛存在其他形式的能量收集起来并转换为电能为电子系统供电，从而实现无线传感装置的自供电。电力线附近可采集的能量来源主要有，机械振动、光照、电磁场和温度梯度等，输配电线路周围有着丰富的电磁能量，是无线传感器的潜在能量供应源。

电力工业是保证国家经济高速稳定发展的关键因素，是国民经济的重要基础工业。电缆各部分温度的升高主要是由于导体、绝缘、铜屏蔽和铠装等组件在电缆工作中产生损耗导致。各组件中，电缆的绝缘层比较脆弱，热老化及热击穿较易发生。当配电电缆在高电压、大电流的条件下长时间运行时，线芯温度会升高，如果该持续升温现象不能得到及时发现与处理，可能会导致火灾甚至是爆炸等严重事故的发生，从而影响电力系统的安全运行，因此对配电电缆的载流量和热状态进行准确评估具有重要的意义。由于10kV配电电缆的特殊工作环境，电缆高压侧监测设备的能量供给问题成为制约电缆热状态长期在线监测的关键因素。

近年来，国内外相关研究重点都是电缆运行状态参数的在线监测和故障诊断，并且有较大突破。但是少有人研究在线监测装置的能量供给问题。10kV三芯配电电缆本体监测装置的能量供给问题亟待解决。由于高低压隔离的限制要求，能量无法通过二次侧电压经过降压及整流后提供，也不能经由导线从低压侧供给；而使用电池又将会遇到需要定期更换和维护的问题，对人力和物力都是一种极大的消耗。因而为电缆在线监测系统设计一种性能良好、安装便捷、维护简单的供能方式便显得具有重要的现实意义。电流感应取能在单芯电缆在线监测系统中应用的相关研究已经比较成熟，但是在三芯电缆上相关应用研究并未开展，在三芯电缆应用时却由于三相磁场的叠加分布而受到制约。因此研究一种基于自取能的三芯电缆热状态监测方法具有重要的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于三芯电缆热状态在线监测系统的供电电路，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于三芯电缆热状态在线监测系统的供电电路，包括依次连接的取能线圈、有源全桥整流电路、升压电路、储能单元、反激式变换电路和温度传感器；取能线圈包括三个呈环形间隔设置的线圈，取能线圈套设于配电电缆本体上，取能线圈用于输出三相感应电压，有源全桥整流电路用于将输出三相感应电压进行整流，并将整流后的直流电压通过升压电路升高到可以为储能单元充电的水平，储能单元用于存储电能，储能单元连接有控制电路，控制电路用于监测当储能单元储能达到设定阈值后，通过反激式变换器释放到温度传感器。

进一步的，取能线圈中三个线圈内分别设有一个磁芯，磁芯采用锰锌铁氧体。