【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备，特别是涉及一种用于三芯电缆的高效磁场自取能装置及方法。
技术介绍
1、电缆线路取代传统架空线路已成必然趋势，且电缆线路多采用直埋或电缆沟道的敷设方式。为保障电缆安全可靠运行，电网中分布式在线状态监测装置将大幅增加。例如电缆温度、电流等分布式在线监测设备，在运行与通信时均需供电源，常规电池供电方案受限于电池寿命，且不具备补能条件，这使得在线监测设备的供电单元运维成本随之升高。
2、在未来，电网在线监测传感网络对于供电的稳定性、可靠性和经济性有更高的要求，与传统的传输供电和蓄电池供电等方式相比，自取能供电技术具有可靠性高、应用场景广和运维成本低等优点。
3、目前，针对单芯电缆的ct取能技术已十分成熟，所以现有的三芯电缆磁场自取能方案均沿用了ct取能的互感器原理。但是，与单芯电缆外磁场不同，三芯电缆外磁场为椭圆偏振磁场，磁路形状和位置均随时间改变，取能磁芯无法覆盖完整磁路。基于互感器原理的取能方案对椭圆偏振磁场利用效率低，取能效果不甚理想。
4、现有的三芯电缆磁场自取能方案有以下三种：
5、方案一：参照图1，保留了单芯ct取能的圆环形磁芯，将磁芯上线圈均分为三段独立线圈，三组线圈输出电压相位相差120°；
6、方案二：参照图2，沿三芯电缆的周向设置三段独立的磁芯；即在三分线圈的基础上，将磁芯也均分成独立的三段；
7、方案三：参照图3，采用新型缺口环芯，根据径向磁感应强度差最大值的位置，设计磁芯形状，使得三芯电缆穿过环芯的缺口。
9、至今依然没有可靠的自取能产品，这也是导致三芯电缆各类在线监测设备难以有效开展的主要原因之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于三芯电缆的高效磁场自取能装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高利用三芯电缆外的磁场进行自取能的效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，包括：
4、至少一个取能单元，所述取能单元包括三相桥式整流电路、取能磁芯和三个电枢绕组，所述取能磁芯呈圆环柱形，所述取能磁芯用于同轴套设在三芯电缆上；所述取能磁芯上沿周向均匀设置有多个穿线槽，所述穿线槽的长度方向与所述取能磁芯的径向相同，所述穿线槽沿所述取能磁芯的轴向贯通所述取能磁芯，且所述穿线槽靠近所述取能磁芯的内圈的一端开口，任意相邻的两个所述穿线槽之间形成有间隔齿；三个所述电枢绕组分别穿过所述穿线槽并绕设在若干个所述间隔齿上，每个所述电枢绕组中的全部线圈绕同一中心线缠绕，所述中心线沿所述取能磁芯的径向，且三个所述电枢绕组沿所述取能磁芯的周向均匀分布，每个所述电枢绕组所占据的所述取能磁芯的部分对应的圆心角为120°；所述电枢绕组的输出端与所述三相桥式整流电路电连接，所述三相桥式整流电路用于将三个所述电枢绕组生成的三相交流电转换成直流电；
5、储能模块，所述三相桥式整流电路的输出端与所述储能模块电连接，所述储能模块用于储存三个所述电枢绕组生成的电能。
6、优选的，所述取能磁芯的内径大于或等于与所述三芯电缆的外径。
7、优选的，所述穿线槽呈梨形。
8、优选的，所述取能磁芯采用高磁导率材料。
9、优选的，所述储能模块采用蓄电池或超级电容。
10、优选的，所述取能磁芯沿周向均分为三个扇环形子磁芯，三个所述电枢绕组与三个所述扇环形子磁芯一一对应；且所述电枢绕组绕设在对应的所述扇环形子磁芯上的所述间隔齿上。
11、优选的，三个所述电枢绕组采用显极同心式布线且采用星型连接。
12、本专利技术还提供一种用于三芯电缆的高效磁场自取能方法，基于上述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，将所述取能磁芯套设在三芯电缆上，并使得单个所述电枢绕组的中心线与所述三芯电缆中的相邻的两个导线的中心对称线重合，利用三芯电缆的旋转磁场切割三个所述电枢绕组中的线圈，使得所述线圈感应所述旋转磁场沿所述三芯电缆的径向的磁通量变化产生感应电动势，从而实现磁能向电能的转换；通过三相桥式整流电路将三个所述电枢绕组生成的三相交流电转换成直流电，并存储在储能模块中。
13、优选的，在将所述取能磁芯套设在所述三芯电缆前，首先将三个所述扇环形子磁芯相互分离，然后再将所述三芯电缆位于三个所述扇环形子磁芯之间，使三个所述扇环形子磁芯沿三芯电缆的周向分布，然后再利用低电导率且高磁阻的材料将三个所述扇环形子磁芯抱箍在一起以形成所述取能磁芯。
14、优选的，利用低电导率且高磁阻的材料将三个所述扇环形子磁芯抱箍在一起以形成所述取能磁芯。
15、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
16、本专利技术的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置及方法能够更高效地耦合三芯电缆外的旋转磁场，获得很高的取能效率。
17、进一步的，本专利技术将取能磁芯套设在三芯电缆上，取能磁芯上的总共三个电枢绕组沿周向均匀分布，且任意一个电枢绕组中的线圈都以取能磁芯的径向为中心线进行缠绕，在将取能磁芯套设在三芯电缆上时使单个所述电枢绕组的中心线与三芯电缆中的相邻的两个导线的中心对称线重合，也就是说本专利技术中利用三芯电缆的旋转磁场在径向的磁场变化使得电枢绕组中的线圈产生感应电动势，而经专利技术人实验发现三芯电缆的旋转磁场中沿两个导线的中心对称线方向的磁场变化是最大的，所以本专利技术的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置及方法能够更高效地耦合三芯电缆外的旋转磁场，从而获得较高的取能效率。
18、进一步的，本专利技术中的取能磁芯上的单相电枢绕组采用显极同心式布线，可有效提高感应电压，即提升了对于三芯电缆的取能效率。
19、进一步的，本专利技术的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置中取能磁芯的内径大于或等于三芯电缆的外径，穿线槽靠近取能磁芯的内圈的一端开口，使得取能磁芯的内径与三芯电缆的外径相等能够使得电枢绕组与三芯电缆的外绝缘层之间的间隙降至了最小，减小了无效磁压降，进而提高了取能效率。
20、进一步的，使得每个电枢绕组中的线圈沿穿线槽的长度方向布满能够尽量增加每个电枢绕组中的线圈的总匝数，从而有利于提高取能效率。
21、进一步的，本专利技术的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置中在不影响取能磁芯的聚磁性能的前提下，尽可能增大穿线槽的面积，进而增加电枢绕组线圈总匝数，同时也增大电枢绕组线径，进而降低绕组分压，以上方法均可显著提升输出功率。
22、进一步的，本专利技术的用于三芯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述取能磁芯的内径大于或等于与所述三芯电缆的外径。
3.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述穿线槽呈梨形。
4.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述取能磁芯采用高磁导率材料。
5.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述储能模块采用蓄电池或超级电容。
6.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述取能磁芯沿周向均分为三个扇环形子磁芯，三个所述电枢绕组与三个所述扇环形子磁芯一一对应；且所述电枢绕组绕设在对应的所述扇环形子磁芯上的所述间隔齿上。
7.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：三个所述电枢绕组采用显极同心式布线且采用星型连接。
8.一种用于三芯电缆的高效磁场自取能方法，其特征在于：基于权利要求1-7任意一项所述
9.根据权利要求8所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能方法，其特征在于：基于权利要求6所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，在将所述取能磁芯套设在所述三芯电缆前，首先将三个所述扇环形子磁芯相互分离，然后再将所述三芯电缆位于三个所述扇环形子磁芯之间，使三个所述扇环形子磁芯沿三芯电缆的周向分布，然后再利用低电导率且高磁阻的材料将三个所述扇环形子磁芯抱箍在一起以形成所述取能磁芯。
10.根据权利要求9所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能方法，其特征在于：所述低电导率且高磁阻的材料为环氧树脂。
...【技术特征摘要】
1.一种用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述取能磁芯的内径大于或等于与所述三芯电缆的外径。
3.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述穿线槽呈梨形。
4.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述取能磁芯采用高磁导率材料。
5.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述储能模块采用蓄电池或超级电容。
6.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：所述取能磁芯沿周向均分为三个扇环形子磁芯，三个所述电枢绕组与三个所述扇环形子磁芯一一对应；且所述电枢绕组绕设在对应的所述扇环形子磁芯上的所述间隔齿上。
7.根据权利要求1所述的用于三芯电缆的高效磁场自取能装置，其特征在于：三个所述电枢绕组采用显极同心式布线且采用星型连接。
8.一种用于三芯电缆的高效磁场自取能方法，...
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