[實用新型]一種基于無線輸電技術的在線監測設備供電系統

有效

• 申請號: 201220422000.7
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN202772678U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 戴棟;邱超;郝艷捧;王國利;李銳海
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及諧振耦合無線輸電技術，特別涉及一種基于無線輸電技術的在線監測設備供電系統。

背景技術

高壓輸電線路是電力系統的主要組成部分之一，其安全可靠性對整個電力系統的正常運行具有重要影響。為了保障輸電線路的正常運行，目前在線路和桿塔上已經安裝了許多在線監測設備，它們通過對線路狀態進行實時在線監測，以提高輸電線路及相關設備的安全性和可靠性。

在線監測設備的電能供應是它們運行時的主要問題。目前，輸電線路在線監測設備主要采用太陽能電池+蓄電池的方式供電。這種供電方式受氣象、電磁環境和蓄電池性能影響較大，持續供電功率較小且穩定性差。這在實際應用中極大地限制了輸電線路在線監測設備的應用效果，阻礙了其進一步發展與應用。為了解決在線監測設備的電源供應問題，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源，通過增加供電功率，提高電源穩定性，但最終都沒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，且設備造價昂貴，不易維護；分布電容取電方法易受到雜散電容的影響，穩定性差。所以，需要采取其它的方法來解決輸電線路在線監測設備的電源問題。事實上，現在已經有一種比較好的取電方式在輸電線路在線監測設備上得到了應用，那就是感應取電。感應取電模塊安裝在輸電線路上，利用線路周圍交變的磁場感應產生電能為在線監測設備供電，如為直接貼在輸電線上用于測溫的貼片傳感器供電。但是，感應取電只能為安裝于輸電線路上的傳感器直接供電，而對于安裝在桿塔上的傳感器或主機則因距離過大而不易實現。將感應取電所取得的電能傳輸到桿塔上，為桿塔上的設備供電，可以實現供電功率的增加，從而提高供電的穩定性。但是，在高壓輸電環境下，使用傳統的有線傳輸顯然是不可行的。

近年來引起廣泛關注的無線輸電技術能夠比較好地解決這一難題。無線輸電技術最早由特斯拉提出,與傳統的有線輸電相比，它使供電和用電之間沒有直接的物理連接，擺脫了電線的束縛，具有方便、安全的優點。傳統的無線輸電技術有微波電能無線傳輸和電磁感應能量無線傳輸技術，但是微波電能無線傳輸技術傳輸功率有限，設備造價昂貴，而電磁感應能量無線輸電技術傳輸距離很小，都不能滿足輸電線路在線監測設備的要求。

實用新型內容

本實用新型為了克服現有技術存在的缺點與不足，提供一種基于無線輸電技術的在線監測設備供電系統。

本實用新型采用的技術方案：

一種基于無線輸電技術的在線監測設備供電系統，用于輸電線路在線監測設備的供電，包括感應取電模塊、高頻信號激勵模塊、發射線圈、接收線圈、能量變換模塊；所述感應取電模塊、高頻信號激勵模塊、發射線圈順次安裝在輸電線路上，所述感應取電模塊與高頻信號激勵模塊連接，所述依次連接的接收線圈與能量變換模塊安裝在桿塔上，所述發射線圈和接收線圈具有相同的自諧振頻率。

所述發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。

所述感應取電模塊包括順次連接的取能線圈、前端沖擊保護電路、整流濾波電路、過電壓保護電路、降壓電路、DC/DC變換電路，用于從輸電線路周圍的交變磁場中取得電能。

所述高頻信號激勵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，用于將感應取電模塊輸出的電能轉換為高頻正弦波信號，并感應給發射線圈。

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換為直流電，并輸出給在線監測設備。

所述高頻信號激勵模塊產生的高頻正弦波信號最終以耦合的方式感應給發射線圈。

所述發射線圈與接收線圈之間信號的傳輸方式為電磁波的形式。

本實用新型的工作過程：感應取電模塊獲取電能后傳輸到高頻信號激勵模塊，高頻信號激勵模塊把電能轉換為高頻正弦交流電信號，通過耦合感應的方式感應給發射線圈，發射線圈將高頻正弦波信號以電磁波的形式向周圍空間發射，該電磁波信號與高頻正弦波信號同頻率，當接收線圈的自諧振頻率與信號頻率一致時，會使接收線圈發生諧振，這時接收線圈將接收到的電磁波能量轉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為直流電，輸出給輸電線路上的在線監測設備，完成供電。

本實用新型的有益效果：

（1）提供了一種穩定可靠的輸電線路在線監測設備供電系統：本實用新型提出采用諧振耦合無線輸電技術，將感應取電模塊采集的能量以無線發射的方式傳輸到輸電桿塔上，為桿塔上的在線監測設備供電，通過增加新的供電來源，提高供電功率，解決了傳統供電方式穩定性差，持續時間短的問題。