本發(fā)明涉及高壓輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)的輸電線路在地理上跨度大，分布范圍廣，并常經(jīng)過(guò)一些自然條件惡劣的地區(qū)，為保障輸電線路的運(yùn)行安全，需要有人員周期性的對(duì)線路進(jìn)行巡檢。隨著技術(shù)的發(fā)展，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備在該領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，節(jié)省了大量的人力物力，受高壓輸電線路本身的環(huán)境影響以及成本限制，在高壓輸電線路周圍，不可能再與平常電壓變換一樣采用變壓器來(lái)進(jìn)行高壓到低壓的變換，因此，輸電線路上的供電設(shè)備市電的應(yīng)用受到限制，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備本身的持續(xù)可靠供電問(wèn)題一直沒(méi)有得到非常妥善的解決。目前，在實(shí)際應(yīng)用中，在能量收集端多是利用太陽(yáng)能或者風(fēng)能的形式來(lái)收集自然界中的能量，但是該種方式均易受天氣等隨機(jī)因數(shù)的影響，在光照或者風(fēng)力較弱的情況下，收集到的能量有限，輸出功率變化較大，因此在負(fù)載前端，均需要配置儲(chǔ)能電池作為補(bǔ)充電源，以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的持續(xù)供電，但是蓄電池的充放電次數(shù)有限，需要定期更換，維護(hù)成本高，且在極端天氣以及長(zhǎng)期陰雨情況下，電能耗盡后無(wú)法得到及時(shí)的補(bǔ)充，將會(huì)影響在線監(jiān)測(cè)裝置的正常工作。

顯然，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于高壓輸電線路上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能的缺點(diǎn)主要是供電可靠性不足，在供電距離，供電功率及效率，供電的穩(wěn)定性與可靠性，供電成本等方面均存在一定的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于高壓輸電線路上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能方法所存在的供電可靠性不足、易受天氣等隨機(jī)因數(shù)的影響的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)，包括：

ct取能線圈、電能變換器、發(fā)射線圈諧振器、接收線圈諧振器、整流器、可充電電池、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備；

ct取能線圈套于輸電線路上，ct取能線圈與電能變換器、發(fā)射線圈諧振器依次連接，發(fā)射線圈諧振器水平固定設(shè)置于輸電線路的跳線套管上方；

接收線圈諧振器與發(fā)射線圈諧振器感應(yīng)連接，用于接收發(fā)射線圈諧振器發(fā)射到空氣介質(zhì)中的高頻能量；

接收線圈諧振器還與整流器、可充電電池、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備依次連接。

可選地，電能變換器為ac/ac高頻電能變換器，整流器為ac/dc整流器。

可選地，接收線圈諧振器懸掛固定于桿塔塔架上。

可選地，接收線圈諧振器與發(fā)射線圈諧振器軸向正面相對(duì)。

可選地，發(fā)射線圈諧振器與接收線圈諧振器的振動(dòng)頻率相同。

可選地，發(fā)射線圈諧振器與接收線圈諧振器均連接有自適應(yīng)頻率控制器。

可選地，發(fā)射線圈諧振器與接收線圈諧振器設(shè)計(jì)為引流線相互貼合的形狀。

可選地，發(fā)射線圈諧振器與接收線圈諧振器以平面螺旋或垂直螺旋的方式設(shè)計(jì)為矩形或圓形的形狀。

可選地，電能變換器固定于輸電線路的跳線套管上方。

可選地，整流器固定安裝于桿塔塔架上。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)，包括：ct取能線圈、電能變換器、發(fā)射線圈諧振器、接收線圈諧振器、整流器、可充電電池、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備；ct取能線圈套于輸電線路上，ct取能線圈與電能變換器、發(fā)射線圈諧振器依次連接，發(fā)射線圈諧振器水平固定設(shè)置于輸電線路的跳線套管上方；接收線圈諧振器與發(fā)射線圈諧振器感應(yīng)連接，用于接收發(fā)射線圈諧振器發(fā)射到空氣介質(zhì)中的高頻能量；接收線圈諧振器還與整流器、可充電電池、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備依次連接。本實(shí)施例中通過(guò)將ct取能線圈套于輸電線路上用于以近距離電磁感應(yīng)的方式將高壓輸電線中的能量感應(yīng)到ct二次側(cè)，并采用發(fā)射線圈諧振器和接收線圈諧振器兩者結(jié)合的磁共振耦合的方式進(jìn)行電能的傳輸，最后將電能傳輸至穩(wěn)定可靠的可充電電池中進(jìn)行儲(chǔ)存，并對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行供能，使得在供電距離方面可以滿足一般線路需求，且磁共振耦合的方式可以減少能量的對(duì)外輻射，提高無(wú)線能量的傳輸效率，并且，由于在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的功率不高，經(jīng)磁共振耦合傳輸給負(fù)載的功率可以滿足在線監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)功率的要求；此外，在整個(gè)無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)中，雖是高壓取電，但在母線電流比較小時(shí)，取到的能量可能不足以傳遞足夠的功率，而備用的可充電電池即可發(fā)揮其作用進(jìn)行供能，相比于新能源，可充電電池的充放電頻率大大降低，使用壽命延長(zhǎng)，整個(gè)能量無(wú)線傳輸單元可進(jìn)行模塊封裝，受周圍多變氣候環(huán)境的影響小，供電可靠穩(wěn)定性高，另外，基于跳線的取能以及線圈安裝方式給整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際工程應(yīng)用提供了更加適用的辦法，利用了跳線的走線以及位置及空間等特點(diǎn)，將發(fā)射線圈諧振器固定于跳線套管的上方，在戶外條件下，水平放置的方式更加穩(wěn)定可靠，并且不占用空間資源，同時(shí)方便固定電能變換器，通過(guò)與跳線相連接的拉桿來(lái)承重，使整個(gè)下拉部分結(jié)構(gòu)以及承重非常穩(wěn)定，線圈尺寸的可擴(kuò)展性以及安裝的可靠穩(wěn)定性以及便利性可使整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍得到延展，為其從傳統(tǒng)的110kv、220kv線路到更高電壓等級(jí)線路的應(yīng)用提供了可能；解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于高壓輸電線路上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能方法所存在的供電可靠性不足、易受天氣等隨機(jī)因數(shù)的影響的技術(shù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)于高壓桿塔上的安裝示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中提供的跳線鋁制套管俯視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中提供的線圈諧振器的俯視圖。

圖示說(shuō)明：1、ct取能線圈，2、電能變換器，3、發(fā)射線圈固定裝置，4、發(fā)射線圈諧振器，5、接收線圈諧振器，6、整流器，7、可充電電池，8在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，9、接收線圈固定裝置。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于高壓輸電線路上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能方法所存在的供電可靠性不足、易受天氣等隨機(jī)因數(shù)的影響的技術(shù)問(wèn)題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例包括：

ct取能線圈1、電能變換器2、發(fā)射線圈諧振器4、接收線圈諧振器5、整流器6、可充電電池7、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備8；

ct取能線圈1套于輸電線路上，ct取能線圈1與電能變換器2、發(fā)射線圈諧振器4依次連接，發(fā)射線圈諧振器4水平固定設(shè)置于輸電線路的跳線套管上方；

接收線圈諧振器5與發(fā)射線圈諧振器4感應(yīng)連接，用于接收發(fā)射線圈諧振器4發(fā)射到空氣介質(zhì)中的高頻能量；

接收線圈諧振器5還與整流器6、可充電電池7、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備8依次連接。

進(jìn)一步地，電能變換器2為ac/ac高頻電能變換器，整流器6為ac/dc整流器。

進(jìn)一步地，接收線圈諧振器5懸掛固定于桿塔塔架上，且接收線圈諧振器5與發(fā)射線圈諧振器4軸向正面相對(duì)。

進(jìn)一步地，發(fā)射線圈諧振器4與接收線圈諧振器5的振動(dòng)頻率相同。

進(jìn)一步地，發(fā)射線圈諧振器4與接收線圈諧振器5均連接有自適應(yīng)頻率控制器。

進(jìn)一步地，發(fā)射線圈諧振器4與接收線圈諧振器5設(shè)計(jì)為引流線相互貼合的形狀。

進(jìn)一步地，發(fā)射線圈諧振器4與接收線圈諧振器5以平面螺旋或垂直螺旋的方式設(shè)計(jì)為矩形或圓形的形狀。

進(jìn)一步地，電能變換器2固定于輸電線路的跳線套管上方。

進(jìn)一步地，整流器6固定安裝于桿塔塔架上。

以上為對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述，以下將結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)景以具體的例子對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)的原理及安裝應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

近十年來(lái)，中距離磁共振耦合無(wú)線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展十分迅速，理論及實(shí)踐證明其可以實(shí)現(xiàn)在米級(jí)范圍內(nèi)的中等功率的能量傳輸。與傳統(tǒng)的供電方式相比，無(wú)線電能傳輸脫離了導(dǎo)線對(duì)電流的引導(dǎo)作用，通過(guò)電磁感應(yīng)以及高頻諧振電路，直接將能量從電源端發(fā)送給負(fù)載使用，這種能量就地利用的方式能極大的減少高壓輸電線上的供電成本，同時(shí)可提高在線監(jiān)測(cè)設(shè)備供電的可靠性。而高壓輸電線上的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備其絕緣距離通常為米級(jí)，功率為幾十毫瓦至數(shù)十瓦之間，因此，無(wú)線電能傳輸?shù)姆绞嚼碚撋峡梢詫?shí)現(xiàn)能量的供給要求。

無(wú)線電能傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)主要由三個(gè)部分組成，即電能輸入單元，電能傳輸單元，電能輸出單元。其工作原理如下：首先將ct取能線圈1套在輸電線路上，以近距離電磁感應(yīng)的方式將高壓輸電線中的能量感應(yīng)到ct二次側(cè)，作為能量源；再將該能量通過(guò)一個(gè)電能變換器2，具體的可以為ac/ac高頻電能變換器，將二次側(cè)感應(yīng)出的交流電變換成具有高頻率的交流電，然后再通過(guò)一個(gè)發(fā)射線圈諧振器4將高頻的能量以磁場(chǎng)的方式發(fā)射到空氣介質(zhì)當(dāng)中；在接收端，通過(guò)一個(gè)與發(fā)射線圈諧振器4同頻率的接收線圈諧振器5接收空氣當(dāng)中的磁場(chǎng)能量，并在線圈當(dāng)中感應(yīng)出高頻交流電，從而形成負(fù)載端的電源，該高頻交流電需要經(jīng)過(guò)ac/dc變換，即通過(guò)整流器6的電能變換，以直流的方式將能量輸送給可充電電池7，然后再穩(wěn)定地給負(fù)載供電。

其中，線圈諧振器能夠跨越空氣介質(zhì)相互交換能量的關(guān)鍵就是要保證兩個(gè)線圈諧振器的振動(dòng)頻率一致，具體的可以采用自適應(yīng)頻率控制器來(lái)控制實(shí)現(xiàn)。在空氣介質(zhì)當(dāng)中，能量只會(huì)在共振物體之間相互交換，而與非共振物體之間的能量交換非常少，因此，該方式就保證了能量傳輸?shù)挠行?。在線圈諧振器設(shè)計(jì)之初，要保證線圈諧振器本身的尺寸要能與傳輸?shù)木嚯x相當(dāng)或者更大，以實(shí)現(xiàn)較高的能量傳輸效率。由于該磁共振無(wú)線電能傳輸?shù)姆绞奖旧砭途哂性诟邏壕€路上的電位隔離作用，可以保證高低壓側(cè)電氣上的安全絕緣。

現(xiàn)有的絕大多數(shù)高壓輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備均是放置于桿塔上，以方便安裝固定，并利用桿塔承接重量，減少對(duì)導(dǎo)線的重力負(fù)荷。將能量以無(wú)線的形式從輸電線路端跨越絕緣距離輸送到低壓端，除了要保證良好的電氣絕緣，還需要保證良好的能量傳輸?shù)墓β?。因此線圈的大小很大程度上受到傳能距離的影響，當(dāng)線圈較大時(shí)，在高壓線路上找到一個(gè)合適的線圈安裝位置，即滿足功能需求，絕緣要求，又能實(shí)現(xiàn)美觀，簡(jiǎn)易等要求，并不十分容易，因此需要綜合考慮。塔架結(jié)構(gòu)多種多樣，通常對(duì)于有跳線的塔架，為防止跳線產(chǎn)生風(fēng)偏等問(wèn)題，線路跳線一般被間隔棒與鋁制套管固定，同時(shí)通過(guò)連接在桿塔上的絕緣拉桿將跳線承重轉(zhuǎn)移到桿塔上面，增強(qiáng)了跳線的承重能力。跳線較寬可搭載較大尺寸線圈，從而為增加無(wú)線能量的傳輸功率以及效率提供了條件。

請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)在高壓桿塔上的安裝示意圖。

其中，ct取能線圈1套于輸電線路上，ct取能線圈1的大小不受限制，可大可小，只要滿足取能要求即可，與其連接的電能變換器2固定安裝于與其鄰近的跳線鋁制套管上方，并封裝起來(lái)以防止自然氣候的破壞，而與電能變換器2連接的發(fā)射線圈諧振器4則同樣的由發(fā)射線圈固定裝置3固定安裝于與其鄰近的跳線鋁制套管上方，且發(fā)射線圈諧振器4水平放置，使得放置更加穩(wěn)定可靠且不占用空間資源。其中，跳線鋁制套管俯視圖如圖3所示。相對(duì)于當(dāng)前的一些設(shè)計(jì)方案：將ct取能線圈放在桿塔引流線引流的最始端，電流互感器從導(dǎo)線取得能量后，電能變換器以及線圈安裝并固定在輸電線上。此種方案增加了導(dǎo)線本身的受力，而且裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定性存在一定的問(wèn)題；再者，當(dāng)線路電壓等級(jí)增大，線圈的尺寸必須相應(yīng)的增加，若安裝在導(dǎo)線上，線圈只能向上增加尺寸，不利于導(dǎo)線的安全防雷，同時(shí)該方法亦不美觀。

此外，接收線圈諧振器5由接收線圈固定裝置9懸掛固定于桿塔塔架上，且接收線圈諧振器5與發(fā)射線圈諧振器4軸向正面相對(duì)，線圈諧振器(接收線圈諧振器5與發(fā)射線圈諧振器4)的尺寸可以設(shè)計(jì)得較大以滿足能量傳輸?shù)男枨?，而不?huì)受到高壓線路上空間大小的限制。線圈諧振器可以拉長(zhǎng)，可以放寬，同時(shí)可以適當(dāng)彎曲以與引流線的彎曲幅度相貼合，即兩者設(shè)計(jì)為引流線相互貼合的形狀，為徑向擴(kuò)展線圈尺寸提供了空間；向上呈現(xiàn)凹形的線圈還能集中磁力線，相比平面線圈，還能達(dá)到聚磁效果。此外，發(fā)射線圈諧振器4與接收線圈諧振器5以平面螺旋或垂直螺旋的方式設(shè)計(jì)為矩形或圓形的形狀，其中對(duì)于螺旋的方式及其本身所形成的形狀并不僅限于平面螺旋或垂直螺旋的方式、矩形或圓形的形狀，可按具體要求進(jìn)行改變。如圖4所示，為線圈諧振器的俯視圖。

此外，整流器6、可充電電池7、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備8等均安裝設(shè)置于桿塔塔架上，由桿塔進(jìn)行承重，減少對(duì)導(dǎo)線的重力負(fù)荷。

本發(fā)明中提供了一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能系統(tǒng)，基于跳線取能的磁共振耦合無(wú)線電能傳輸方式在供電可靠性方面大大提高，與傳統(tǒng)方式相比，該無(wú)線供能的方式相當(dāng)于常見的ups電源，能夠給負(fù)載提供可靠穩(wěn)定持續(xù)的能量，且備用電池只有在母線電流很小，ct取能線圈取不到足夠能量時(shí)才啟用，相比與太陽(yáng)能供電，該方案成本低，可靠性高，安裝方便，同時(shí)可極大的減少蓄電池的充放電次數(shù)，增加蓄電池壽命，可減少后期設(shè)備的維護(hù)工作量，因此，整個(gè)系統(tǒng)可以運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間，極大地減少了系統(tǒng)的后期維修以及電池更換的費(fèi)用；另外，基于跳線的取能以及線圈安裝方式給整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際工程應(yīng)用提供了更加適用的辦法，利用了跳線的走線以及位置及空間等特點(diǎn)，將發(fā)射線圈諧振器固定于跳線鋁管的上方，在戶外條件下，水平放置的方式更加穩(wěn)定可靠，并且不占用空間資源，同時(shí)方便固定電能變換器，通過(guò)與跳線相連接的拉桿來(lái)承重，使整個(gè)下拉部分結(jié)構(gòu)以及承重非常穩(wěn)定，線圈尺寸的可擴(kuò)展性以及安裝的可靠穩(wěn)定性以及便利性可使整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍得到延展，為其從傳統(tǒng)的110kv、220kv線路到更高電壓等級(jí)線路的應(yīng)用提供了可能；充分利用了無(wú)線傳能技術(shù)以及跳線本身具有的空間位置優(yōu)勢(shì)，來(lái)解決在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的可靠供電問(wèn)題，使整個(gè)系統(tǒng)在理論上可行，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)施工方面，也有很強(qiáng)的可行性，使整個(gè)系統(tǒng)各模塊位置分布穩(wěn)定可靠兼顧美觀。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。