專利名稱：一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諧振耦合無(wú)線輸電技術(shù)，特別涉及一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的主要組成部分之一，其安全可靠性對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要影響。為了保障輸電線路的正常運(yùn)行，目前在線路和桿塔上已經(jīng)安裝了許多在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，它們通過(guò)對(duì)線路狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，以提高輸電線路及相關(guān)設(shè)備的安全性和可靠性。在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電能供應(yīng)是它們運(yùn)行時(shí)的主要問(wèn)題。目前，輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備主要采用太陽(yáng)能電池+蓄電池的方式供電。這種供電方式受氣象、電磁環(huán)境和蓄電池性 能影響較大，持續(xù)供電功率較小且穩(wěn)定性差。這在實(shí)際應(yīng)用中極大地限制了輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用效果，阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。為了解決在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源供應(yīng)問(wèn)題，有人提出使用激光供能或分布電容供能方法增加新的電能來(lái)源，通過(guò)增加供電功率，提高電源穩(wěn)定性，但最終都沒(méi)有起到比較好的效果。原因在于激光供能方式所能提供的功率很低，且設(shè)備造價(jià)昂貴，不易維護(hù)；分布電容取電方法易受到雜散電容的影響，穩(wěn)定性差。所以，需要采取其它的方法來(lái)解決輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源問(wèn)題。事實(shí)上，現(xiàn)在已經(jīng)有一種比較好的取電方式在輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備上得到了應(yīng)用，那就是感應(yīng)取電。感應(yīng)取電模塊安裝在輸電線路上，利用線路周圍交變的磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生電能為在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電，如為直接貼在輸電線上用于測(cè)溫的貼片傳感器供電。但是，感應(yīng)取電只能為安裝于輸電線路上的傳感器直接供電，而對(duì)于安裝在桿塔上的傳感器或主機(jī)則因距離過(guò)大而不易實(shí)現(xiàn)。將感應(yīng)取電所取得的電能傳輸?shù)綏U塔上，為桿塔上的設(shè)備供電，可以實(shí)現(xiàn)供電功率的增加，從而提高供電的穩(wěn)定性。但是，在高壓輸電環(huán)境下，使用傳統(tǒng)的有線傳輸顯然是不可行的。近年來(lái)弓I起廣泛關(guān)注的無(wú)線輸電技術(shù)能夠比較好地解決這一難題。無(wú)線輸電技術(shù)最早由特斯拉提出，與傳統(tǒng)的有線輸電相比，它使供電和用電之間沒(méi)有直接的物理連接，擺脫了電線的束縛，具有方便、安全的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的無(wú)線輸電技術(shù)有微波電能無(wú)線傳輸和電磁感應(yīng)能量無(wú)線傳輸技術(shù)，但是微波電能無(wú)線傳輸技術(shù)傳輸功率有限，設(shè)備造價(jià)昂貴，而電磁感應(yīng)能量無(wú)線輸電技術(shù)傳輸距離很小，都不能滿足輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案—種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，用于輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供電，包括感應(yīng)取電模塊、高頻信號(hào)激勵(lì)模塊、發(fā)射線圈、接收線圈、能量變換模塊；所述感應(yīng)取電模塊、高頻信號(hào)激勵(lì)模塊、發(fā)射線圈順次安裝在輸電線路上，所述感應(yīng)取電模塊與高頻信號(hào)激勵(lì)模塊連接，所述依次連接的接收線圈與能量變換模塊安裝在桿塔上，所述發(fā)射線圈和接收線圈具有相同的自諧振頻率。所述發(fā)射線圈和接收線圈安裝在絕緣子的兩端、且兩線圈同軸平行。所述感應(yīng)取電模塊包括順次連接的取能線圈、前端沖擊保護(hù)電路、整流濾波電路、過(guò)電壓保護(hù)電路、降壓電路、DC/DC變換電路，用于從輸電線路周圍的交變磁場(chǎng)中取得電能。所述高頻信號(hào)激勵(lì)模塊包括順次連接的直流變換電路、逆變電路、高頻振蕩電路、功率放大電路，用于將感應(yīng)取電模塊輸出的電能轉(zhuǎn)換為高頻正弦波信號(hào)，并感應(yīng)給發(fā)射線圈。所述能量變換模塊包括相互連接的整流電路、濾波電路、限流電路、直流變換電 路，用于將接收線圈輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并輸出給在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。所述高頻信號(hào)激勵(lì)模塊產(chǎn)生的高頻正弦波信號(hào)最終以耦合的方式感應(yīng)給發(fā)射線圈。所述發(fā)射線圈與接收線圈之間信號(hào)的傳輸方式為電磁波的形式。本發(fā)明的工作過(guò)程感應(yīng)取電模塊獲取電能后傳輸?shù)礁哳l信號(hào)激勵(lì)模塊，高頻信號(hào)激勵(lì)模塊把電能轉(zhuǎn)換為高頻正弦交流電信號(hào)，通過(guò)耦合感應(yīng)的方式感應(yīng)給發(fā)射線圈，發(fā)射線圈將高頻正弦波信號(hào)以電磁波的形式向周圍空間發(fā)射，該電磁波信號(hào)與高頻正弦波信號(hào)同頻率，當(dāng)接收線圈的自諧振頻率與信號(hào)頻率一致時(shí)，會(huì)使接收線圈發(fā)生諧振，這時(shí)接收線圈將接收到的電磁波能量轉(zhuǎn)換為交流電輸出給能量變換模塊，能量變換模塊將交流電轉(zhuǎn)為直流電，輸出給輸電線路上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，完成供電。本發(fā)明的有益效果(I)提供了一種穩(wěn)定可靠的輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)本發(fā)明提出采用諧振耦合無(wú)線輸電技術(shù)，將感應(yīng)取電模塊采集的能量以無(wú)線發(fā)射的方式傳輸?shù)捷旊姉U塔上，為桿塔上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電，通過(guò)增加新的供電來(lái)源，提高供電功率，解決了傳統(tǒng)供電方式穩(wěn)定性差，持續(xù)時(shí)間短的問(wèn)題。(2)提高輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行持久性與可靠性，有效避免事故，提高線路安全本發(fā)明提供的基于無(wú)線輸電技術(shù)的輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，提出了無(wú)線輸電技術(shù)在輸電領(lǐng)域的初步應(yīng)用方式，結(jié)合感應(yīng)取電技術(shù)，提高輸電設(shè)備正常運(yùn)行的可靠性，保證線路安全。


圖I為一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖I所示，一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，用于輸電線路的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供電，包括感應(yīng)取電模塊、高頻信號(hào)激勵(lì)模塊、發(fā)射線圈、接收線圈、能量變換模塊；所述感應(yīng)取電模塊、高頻信號(hào)激勵(lì)模塊、發(fā)射線圈順次安裝在輸電線路上，所述感應(yīng)取電模塊與高頻信號(hào)激勵(lì)模塊連接，所述依次連接的接收線圈與能量變換模塊安裝在桿塔上。所述感應(yīng)取電模塊用于獲取輸電線路上的電能，并將其輸送到高頻信號(hào)激勵(lì)模塊。所述感應(yīng)取電模塊的取能線圈套裝在輸電線路上，通過(guò)電磁感應(yīng)定律從輸電線路周圍交變的磁場(chǎng)中感應(yīng)出交變的電流，通過(guò)前端沖擊保護(hù)電路、整流濾波電路、過(guò)電壓保護(hù)電路、降壓電路、DC/DC變換電路后，將交變電流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，并輸送給高頻信號(hào)激勵(lì)模塊。 所述高頻信號(hào)激勵(lì)模塊包括順次連接的直流變換電路、逆變電路、高頻振蕩電路、功率放大電路，用于將感應(yīng)取電模塊輸出的直流電轉(zhuǎn)換為高頻正弦波信號(hào)，并以耦合的方式感應(yīng)給發(fā)射線圈。所述發(fā)射線圈將高頻正弦波信號(hào)以電磁波的形式向周圍空間發(fā)射。所述接收線圈與發(fā)射線圈具有相同的自諧振頻率，并且接收線圈與發(fā)射線圈安裝在輸電線路絕緣子的兩端，且兩線圈同軸平行，當(dāng)發(fā)射線圈接受到電磁波后輸出交流電到能量變換模塊。所述能量變換模塊包括相互連接的整流電路、濾波電路、限流電路、直流變換電路，用于將接收線圈輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并輸出給安裝在桿塔上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，完成供電。發(fā)送線圈與接收線圈安裝在絕緣子的兩端，所以無(wú)線傳輸?shù)木嚯x至少需要超過(guò)絕緣子的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。一般來(lái)講，IlOkv線路的絕緣子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度約為I. 5m，220kV約為2. 4m。此夕卜，諧振耦合無(wú)線輸電技術(shù)的無(wú)線發(fā)射距離約為接收線圈和發(fā)送線圈直徑的8倍左右，需要根據(jù)具體傳送距離確定線圈的直徑。所述接收線圈和發(fā)送線圈的材質(zhì)可以為一般的銅線，銅線半徑的確定需要綜合考慮電磁波頻率，線圈匝數(shù)、導(dǎo)線半徑、匝間距等因素。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，用于輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供電，其特征在于，包括感應(yīng)取電模塊、高頻信號(hào)激勵(lì)模塊、發(fā)射線圈、接收線圈、能量變換模塊；所述感應(yīng)取電模塊、高頻信號(hào)激勵(lì)模塊、發(fā)射線圈順次安裝在輸電線路上，所述感應(yīng)取電模塊與高頻信號(hào)激勵(lì)模塊連接，所述依次連接的接收線圈與能量變換模塊安裝在桿塔上，所述發(fā)射線圈和接收線圈具有相同的自諧振頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射線圈和接收線圈安裝在絕緣子的兩端、且兩線圈同軸平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)取電模塊包括順次連接的取能線圈、前端沖擊保護(hù)電路、整流濾波電路、過(guò)電壓保護(hù)電路、降壓電路、DC/DC變換電路，用于從輸電線路周圍的交變磁場(chǎng)中取得電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻信號(hào)激勵(lì)模塊包括順次連接的直流變換電路、逆變電路、高頻振蕩電路、功率放大電路，用于將感應(yīng)取電模塊輸出的電能轉(zhuǎn)換為高頻正弦波信號(hào)，并感應(yīng)給發(fā)射線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，其特征在于，所述能量變換模塊包括相互連接的整流電路、濾波電路、限流電路、直流變換電路，用于將接收線圈輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并輸出給在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻信號(hào)激勵(lì)模塊產(chǎn)生的高頻正弦波信號(hào)，以耦合的方式感應(yīng)給發(fā)射線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射線圈與接收線圈之間信號(hào)的傳輸方式為電磁波的形式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于無(wú)線輸電技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電系統(tǒng)，用于輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供電，包括感應(yīng)取電模塊、高頻信號(hào)激勵(lì)模塊、發(fā)射線圈、接收線圈、能量變換模塊；所述感應(yīng)取電模塊、高頻信號(hào)激勵(lì)模塊、發(fā)射線圈順次安裝在輸電線路上，所述感應(yīng)取電模塊與高頻信號(hào)激勵(lì)模塊連接，所述依次連接的接收線圈與能量變換模塊安裝在桿塔上。本發(fā)明將電能以無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，為桿塔上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電，擴(kuò)大了感應(yīng)取電技術(shù)的應(yīng)用范圍，增加新的供電來(lái)源，提高輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置電源的可靠性和持續(xù)性。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102832720SQ20121030195
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者戴棟, 邱超, 郝艷捧, 王國(guó)利, 李銳海 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)