本發(fā)明涉及高壓輸電線路在線監(jiān)測技術(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)測設(shè)備的供能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國的輸電線路在地理上跨度大，分布范圍廣，并常經(jīng)過一些自然條件惡劣的地區(qū)，為保障輸電線路的運行安全，需要有人員周期性的對線路進行巡檢。隨著技術(shù)的發(fā)展，在線監(jiān)測設(shè)備在該領(lǐng)域得到了廣泛應用，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進行高壓到低壓的變換，因此，輸電線路上的供電設(shè)備市電的應用受到限制，在線監(jiān)測設(shè)備本身的持續(xù)可靠供電問題一直沒有得到非常妥善的解決。目前，在實際應用中，在能量收集端多是利用太陽能或者風能的形式來收集自然界中的能量，但是該種方式均易受天氣等隨機因數(shù)的影響，在光照或者風力較弱的情況下，收集到的能量有限，輸出功率變化較大，因此在負載前端，均需要配置儲能電池作為補充電源，以實現(xiàn)對負載的持續(xù)供電，但是蓄電池的充放電次數(shù)有限，需要定期更換，維護成本高，且在極端天氣以及長期陰雨情況下，電能耗盡后無法得到及時的補充，將會影響在線監(jiān)測裝置的正常工作。

顯然，現(xiàn)有技術(shù)中對于高壓輸電線路上的在線監(jiān)測設(shè)備的供能的缺點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題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明實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。

可選地，發(fā)射線圈諧振器與接收線圈諧振器的振動頻率相同。

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)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實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)測設(shè)備依次連接。本實施例中通過將ct取能線圈套于輸電線路上用于以近距離電磁感應的方式將高壓輸電線中的能量感應到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行儲存，并對在線監(jiān)測設(shè)備進行供能，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外輻射，提高無線能量的傳輸效率，并且，由于在線監(jiān)測設(shè)備的功率不高，經(jīng)磁共振耦合傳輸給負載的功率可以滿足在線監(jiān)測設(shè)備對功率的要求；此外，在整個無線能量傳輸系統(tǒng)中，雖是高壓取電，但在母線電流比較小時，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，整個能量無線傳輸單元可進行模塊封裝，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系統(tǒng)的實際工程應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，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，同時方便固定電能變換器，通過與跳線相連接的拉桿來承重，使整個下拉部分結(jié)構(gòu)以及承重非常穩(wěn)定，線圈尺寸的可擴展性以及安裝的可靠穩(wěn)定性以及便利性可使整個系統(tǒng)的應用范圍得到延展，為其從傳統(tǒng)的110kv、220kv線路到更高電壓等級線路的應用提供了可能；解決了現(xiàn)有技術(shù)中對于高壓輸電線路上的在線監(jiān)測設(shè)備的供能方法所存在的供電可靠性不足、易受天氣等隨機因數(shù)的影響的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，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)明實施例中提供的跳線鋁制套管俯視圖；

圖4為本發(fā)明實施例中提供的線圈諧振器的俯視圖。

圖示說明：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)測設(shè)備，9、接收線圈固定裝置。

具體實施方式

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

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

請參閱圖1，本發(fā)明實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)測設(shè)備的供能系統(tǒng)的一個實施例包括：

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)測設(shè)備8依次連接。

進一步地，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。

進一步地，發(fā)射線圈諧振器4與接收線圈諧振器5的振動頻率相同。

進一步地，發(fā)射線圈諧振器4與接收線圈諧振器5均連接有自適應頻率控制器。

進一步地，發(fā)射線圈諧振器4與接收線圈諧振器5設(shè)計為引流線相互貼合的形狀。

進一步地，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)計為矩形或圓形的形狀。

進一步地，電能變換器2固定于輸電線路的跳線套管上方。

進一步地，整流器6固定安裝于桿塔塔架上。

以上為對于本發(fā)明實施例提供的一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測設(shè)備的供能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的詳細描述，以下將結(jié)合具體的應用場景以具體的例子對本發(fā)明實施例提供的一種基于高壓輸電線路跳線取能的在線監(jiān)測設(shè)備的供能系統(tǒng)的原理及安裝應用場景進行詳細的說明。

近十年來，中距離磁共振耦合無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展十分迅速，理論及實踐證明其可以實現(xiàn)在米級范圍內(nèi)的中等功率的能量傳輸。與傳統(tǒng)的供電方式相比，無線電能傳輸脫離了導線對電流的引導作用，通過電磁感應以及高頻諧振電路，直接將能量從電源端發(fā)送給負載使用，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，同時可提高在線監(jiān)測設(shè)備供電的可靠性。而高壓輸電線上的在線監(jiān)測設(shè)備其絕緣距離通常為米級，功率為幾十毫瓦至數(shù)十瓦之間，因此，無線電能傳輸?shù)姆绞嚼碚撋峡梢詫崿F(xiàn)能量的供給要求。

無線電能傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)主要由三個部分組成，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，以近距離電磁感應的方式將高壓輸電線中的能量感應到ct二次側(cè)，作為能量源；再將該能量通過一個電能變換器2，具體的可以為ac/ac高頻電能變換器，將二次側(cè)感應出的交流電變換成具有高頻率的交流電，然后再通過一個發(fā)射線圈諧振器4將高頻的能量以磁場的方式發(fā)射到空氣介質(zhì)當中；在接收端，通過一個與發(fā)射線圈諧振器4同頻率的接收線圈諧振器5接收空氣當中的磁場能量，并在線圈當中感應出高頻交流電，從而形成負載端的電源，該高頻交流電需要經(jīng)過ac/dc變換，即通過整流器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)鍵就是要保證兩個線圈諧振器的振動頻率一致，具體的可以采用自適應頻率控制器來控制實現(xiàn)。在空氣介質(zhì)當中，能量只會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浴Ｔ诰€圈諧振器設(shè)計之初，要保證線圈諧振器本身的尺寸要能與傳輸?shù)木嚯x相當或者更大，以實現(xiàn)較高的能量傳輸效率。由于該磁共振無線電能傳輸?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，減少對導線的重力負荷。將能量以無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，當線圈較大時，在高壓線路上找到一個合適的線圈安裝位置，即滿足功能需求，絕緣要求，又能實現(xiàn)美觀，簡易等要求，并不十分容易，因此需要綜合考慮。塔架結(jié)構(gòu)多種多樣，通常對于有跳線的塔架，為防止跳線產(chǎn)生風偏等問題，線路跳線一般被間隔棒與鋁制套管固定，同時通過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，從而為增加無線能量的傳輸功率以及效率提供了條件。

請參閱圖2，為本發(fā)明實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。相對于當前的一些設(shè)計方案：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。此種方案增加了導線本身的受力，而且裝置的長期穩(wěn)定性存在一定的問題；再者，當線路電壓等級增大，線圈的尺寸必須相應的增加，若安裝在導線上，線圈只能向上增加尺寸，不利于導線的安全防雷，同時該方法亦不美觀。

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，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)計得較大以滿足能量傳輸?shù)男枨?，而不會受到高壓線路上空間大小的限制。線圈諧振器可以拉長，可以放寬，同時可以適當彎曲以與引流線的彎曲幅度相貼合，即兩者設(shè)計為引流線相互貼合的形狀，為徑向擴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)計為矩形或圓形的形狀，其中對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)測設(shè)備8等均安裝設(shè)置于桿塔塔架上，由桿塔進行承重，減少對導線的重力負荷。

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)測設(shè)備的供能系統(tǒng)，基于跳線取能的磁共振耦合無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，該無線供能的方式相當于常見的ups電源，能夠給負載提供可靠穩(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才啟用，相比與太陽能供電，該方案成本低，可靠性高，安裝方便，同時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)備的維護工作量，因此，整個系統(tǒng)可以運行較長時間，極大地減少了系統(tǒng)的后期維修以及電池更換的費用；另外，基于跳線的取能以及線圈安裝方式給整個系統(tǒng)的實際工程應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，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，同時方便固定電能變換器，通過與跳線相連接的拉桿來承重，使整個下拉部分結(jié)構(gòu)以及承重非常穩(wěn)定，線圈尺寸的可擴展性以及安裝的可靠穩(wěn)定性以及便利性可使整個系統(tǒng)的應用范圍得到延展，為其從傳統(tǒng)的110kv、220kv線路到更高電壓等級線路的應用提供了可能；充分利用了無線傳能技術(shù)以及跳線本身具有的空間位置優(yōu)勢，來解決在線監(jiān)測設(shè)備的可靠供電問題，使整個系統(tǒng)在理論上可行，同時在現(xiàn)場施工方面，也有很強的可行性，使整個系統(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，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

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