[發明專利]能量和信號同傳機構及高壓線路監測設備的無線供電系統

在審

• 申請號: 202110864768.3
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113472090A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 徐妍;王成亮;李軍;王寧;官國飛;鐘巍峰;吳濤
• 申請（專利權）人: 江蘇方天電力技術有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/50;H02J50/70;H04B7/155;H01F38/14;H01F27/36
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明提供一種能量和信號同傳機構及高壓線路監測設備的無線供電系統，包括：第一傳輸單元、第二傳輸單元以及依次設置于第一傳輸單元和第二傳輸單元之間的多個中繼單元；第一傳輸單元包括相鄰設置的能量發射線圈和第一信號傳輸線圈；第二傳輸單元包括相鄰設置的能量接收線圈和第二信號傳輸線圈；中繼單元包括中繼線圈，中繼線圈包括能量中繼線圈和信號中繼線圈；第一傳輸單元、第二傳輸單元、中繼單元均還包括磁屏蔽部件；磁屏蔽部件用于抑制非相鄰線圈間的交叉耦合，使能量或信號在相鄰線圈間傳遞。本發明解決多中繼模式下線圈間的交叉干擾問題，提升能量傳輸的頻率穩定性和信號傳輸質量，實現多中繼模式下能量信號多級同傳功能。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種能量和信號同傳機構及高壓線路監測設備的無線供電系統。

背景技術

高壓線路在線監測設備的供電方式多采用蓄電池、太陽能電池板或風能發電等。蓄電池定期更換會耗費大量的人力物力，安全隱患也較大；風光發電會受到自然環境條件的限制，應用局限性較大。近年來，一種將無線電能傳輸（Wireless Power Transfer, WPT）技術與電流互感器（Current Transformer，CT）結合的新型高壓輸電線路在線監測設備供電解決方案受到廣泛關注，被認為是解決線路柱上設備供電電源問題的一種有效解決方案。該方案即通過取電CT在高壓線路上感應取能，然后通過無線傳能的方式將能量傳輸至低壓側的在線監測設備，實現對高壓線路在線監測設備的供電。

然而現有技術中，只能實現對高壓線路在線監測設備進行無線供電，還沒有實現在多中繼模式下的能量和信號同傳的功能。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種能量和信號同傳機構及高壓線路監測設備的無線供電系統，以解決現有技術中，還沒有實現在多中繼模式下的能量和信號同傳的功能的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種能量和信號同傳機構，包括第一傳輸單元、第二傳輸單元以及依次設置于所述第一傳輸單元和所述第二傳輸單元之間的多個中繼單元；

所述第一傳輸單元包括第一線圈組件，所述第一線圈組件包括相鄰設置的能量發射線圈和第一信號傳輸線圈；

所述第二傳輸單元包括第二線圈組件，所述第二線圈組件包括相鄰設置的能量接收線圈和第二信號傳輸線圈；

所述中繼單元包括中繼線圈，所述中繼線圈包括能量中繼線圈和信號中繼線圈；

所述第一傳輸單元、所述第二傳輸單元、所述中繼單元均包括磁屏蔽部件；所述磁屏蔽部件用于抑制非相鄰線圈間的交叉耦合，使能量或信號在相鄰線圈間傳遞。

通過上述方式，從根本上解決了多中繼線圈間的交叉耦合問題，也即解決了多中繼模式下線圈間的交叉干擾影響能量和信號傳輸質量的問題，提升了能量傳輸的頻率穩定性和信號傳輸的質量，實現了多中繼模式下的能量和信號多級同傳功能。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

進一步地，所述能量中繼線圈和所述信號中繼線圈均是由一根導線繞制而成的雙層中繼子線圈，所述中繼單元的磁屏蔽部件位于所述雙層中繼子線圈之間。上述實現過程中，能量中繼線圈和所述信號中繼線圈均分別是由一根導線繞制而成的雙層中繼子線圈，這種合理的線圈結構實現了一體化設計，縮小了整個機構的體積。

進一步地，所述第一傳輸單元、所述第二傳輸單元、所述中繼單元均包括磁芯；所述第一傳輸單元的磁芯設置在所述第一線圈組件和所述第一傳輸單元的磁屏蔽部件之間；所述第二傳輸單元的磁芯設置在所述第二線圈組件和所述第二傳輸單元的磁屏蔽部件之間；所述中繼單元設有兩個磁芯，分別設置在所述中繼單元的磁屏蔽部件兩側且與磁屏蔽部件相鄰。通過上述方式，通過在第一傳輸單元、所述第二傳輸單元、所述中繼單元中均設置磁芯，增強了線圈間的耦合強度。