CN107492942A - 一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电线路取电领域，更具体地，涉及一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置及应用方法。本发明的基于输电线路跨步电压获取电能的装置包括后端设备、前端设备及高电导率绝缘导线，通过中央控制模块控制第一滚轮与第二滚轮驱动前行实现输电线路巡检设备巡检前行任务，并控制跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压；当获取电能的装置处于初始状态或其他非工作状态时，由蓄电池供电；当获取电能的装置处于工作状态时，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，向输电线路巡检设备正常供给电能，巡检过程中无需更换电池，从而解决巡检半径小、续航时间短的问题。

Description

一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置及应用方法

技术领域

本发明涉及输电线路取电领域，更具体地，涉及一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置及应用方法。

背景技术

随着社会经济的发展，电力系统规模不断扩大，对输电线路安全运行和供电的可靠性要求不断提高。架空输电线路作为电力系统中的重要环节，其安全稳定性对保证电网结构和电力系统良好运行有着决定性的作用。架空输电线路虽具有投资小、建设速度快、施工简单方便，但是当其线路输送中容量越大，输送距离就越长，要求线路的电压也就越高，其存在的缺陷也越来越明显，比如易受到风雪和雷击等自然因素的影响，从而容易引发各种安全事故，输电线路的巡检工作显得尤为重要。

架空输电线路巡检机器人配备大量传感器和通信设备，沿输电线路前行，对线路故障及安全事故隐患进行巡检，并将所检测信息向远程终端传送。然而，现有的巡检机器人主要依赖蓄电池，为其提供持续的电能供给，而蓄电池的容量有限。由于巡检机器人悬挂在输电线路上，尤其当输电线路跨越山川湖泊等恶劣环境时，在巡检过程中更换电池较为困难，严重限制了巡检机器人的巡检半径和续航时间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置及应用方法，解决巡检过程中巡检机器人电池更换困难、巡检半径小、续航时间短等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置，包括后端设备、前端设备以及连接所述前端设备与后端设备的高电导率绝缘导线：

所述后端设备包括中央控制模块、跨步电压采集A端、高增益升压模块、蓄电池模块、导线收放模块、第一滚轮驱动模块、第二滚轮驱动模块和第一滚轮，所述跨步电压采集A端连接于输电线路与所述高增益升压模块间；所述高增益升压模块、蓄电池模块、导线收线模块均与中央控制模块双向通信连接；所述高增益升压模块与所述蓄电池模块双向通信及导线连接；所述第一滚轮通过第一滚轮驱动模块与所述中央控制模块双向通讯连接，所述第一滚轮与输电线路滚动连接；所述第二滚轮驱动模块与所述中央控制模块双向通讯连接；

所述前端设备包括跨步电压采集B端和第二滚轮，所述第二滚轮与第二滚轮驱动器双向通讯连接；所述跨步电压采集B端连接于输电线路与所述高增益升压模块间；所述第二滚轮与所述输电线路滚动连接。

本发明的基于输电线路跨步电压获取电能的装置，通过跨步电压采集A端与跨步电压电压采集B端采集输电线路的电压并传输至高增益升压模块；跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压；通过中央控制模块协调控制高增益升压模块对蓄电池模块进行充放电管理，实现取电，给前端设备与后端设备供应所需的电能。

优选地，所述高增益升压模块上连接有外部输入接口，所述跨步电压采集B端上连接有与外部输入接口相配合的外部输出接口。跨步电压采集B端采集的电压为前端设备上方输电线路的电压，并传输至高增益升压模块。

优选地，所述第二滚轮驱动器上连接有第一外部双向接口，所述第二滚轮上连接有与第一外部双向接口相配合的第二外部双向接口。中央控制模块通过控制第一滚轮驱动模块与第二滚轮驱动模块驱动第一滚轮与第二滚轮在输电线路上的滚动前行，一方面实现巡检前行任务，另一方面实现前端设备与后端设备的距离控制，从而实现跨步电压采集A端与所述跨步电压采集B端之间电压的控制。

优选地，所述导线收放模块包含由中央控制模块控制的收线状态与放线状态。当基于输电线路跨步电压获取电能的装置初始投入线路或者其他非正常状态时，后端设备与前端设备距离较近，导线收放模块处于收线状态，保证后端设备与前端设备之间连接的高电导率绝缘导线被可靠收进后端设备内部，避免影响输电线路相间绝缘，消除额外的相间短路隐患；当基于输电线路跨步电压获取电能的装置处于正常巡检状态时，导线收放模块处于放线状态，一方面保证高电导率绝缘导线的长度满足后端设备与前端设备之间的距离，另一方面保证高电导率绝缘导线沿输电线路伸张，无下垂弧线，不影响输电线路相间绝缘。

本发明还提供了一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置的应用方法，包括如下步骤：

S1. 将后端设备与前端设备通过第一滚轮与第二滚轮投入至输电线路中，中央控制模块控制后端设备与前端设备之间的距离；

S2. 在步骤S1之后，中央控制模块控制导线收放模块放线，将后端设备内部的高电导率绝缘导线放出以满足后端设备与前端设备之间的距离；通过控制高电导率绝缘导线放线的长度，保持其沿输电线路伸张、无下垂弧线的状态；

S3. 在步骤S2之后，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端获取输电线路的电压，并将获取的电压传输至高增益升压模块；

S4. 在步骤S3之后，电压采集A端与跨步电压采集B端之间电压值信息传输至中央控制模块；

S5. 在步骤S4之后，当电压值低于高增益升压模块的给定输入电压阈值时，中央控制模块协调控制蓄电池模块进行放电管理，以满足输电线路巡检设备正常电能供给；

S6. 在步骤S4之后，当电压值满足高增益升压模块的给定输入电压要求且蓄电池电量未满时，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，一方面向输电线路巡检设备正常供给电能，另一方面对蓄电池模块进行充电管理；

S7. 在步骤S6之后，当蓄电池电量充满时，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，只向输电线路巡检设备正常供给电能，停止对蓄电池模块进行充电管理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明涉及输电线路取电领域，更具体地，涉及一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置及应用方法。本发明的基于输电线路跨步电压获取电能的装置包括后端设备、前端设备以及高电导率绝缘导线，通过中央控制模块控制第一滚轮与第二滚轮驱动前行实现输电线路巡检设备巡检前行任务，并控制跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压；当基于输电线路跨步电压获取电能的装置处于初始状态或其他非工作状态时，由蓄电池供电；当基于输电线路跨步电压获取电能的装置处于工作状态时，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，一方面向输电线路巡检设备正常供给电能，另一方面对蓄电池模块进行充电管理。采用基于输电线路跨步电压获取电能的装置及应用方法后，输电线路巡检设备巡检过程中无需更换电池，从而解决巡检半径小、续航时间短的问题。

附图说明

图1为本发明基于输电线路跨步电压获取电能的装置的示意图。

图2为本发明基于输电线路跨步电压获取电能的装置的后端设备的原理图。

图3为本发明基于输电线路跨步电压获取电能的装置的前端设备的原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

如图1至图3所示为本发明基于输电线路跨步电压获取电能的装置的实施例，包括后端设备、前端设备以及连接前端设备与后端设备的高电导率绝缘导线，如图1所示。

如图2所示，后端设备包括中央控制模块、跨步电压采集A端、高增益升压模块、蓄电池模块、导线收放模块、第一滚轮驱动模块、第二滚轮驱动模块和第一滚轮，跨步电压采集A端连接于输电线路与高增益升压模块间；高增益升压模块、蓄电池模块、导线收线模块均与中央控制模块双向通信连接；高增益升压模块与蓄电池模块双向通信及导线连接；第一滚轮通过第一滚轮驱动模块与中央控制模块双向通讯连接，第一滚轮与输电线路滚动连接；第二滚轮驱动模块与中央控制模块双向通讯连接。

如图3所示，前端设备包括跨步电压采集B端和第二滚轮，第二滚轮与第二滚轮驱动模块双向通讯连接；跨步电压采集B端连接于输电线路与所述高增益升压模块间；第二滚轮与输电线路滚动连接。

其中，跨步电压采集A端直接导线连接高增益升压模块，跨步电压采集B端依次通过外部输出接口与外部输入接口导线连接于高增益升压模块；第二滚轮依次通过第一外部双向接口、第二外部双向接口和第二滚轮驱动模块与中央控制模块双向通讯连接。

另外，本发明的基于输电线路跨步电压获取电能的装置的应用方法，按如下步骤进行：

S1. 将后端设备与前端设备通过第一滚轮与第二滚轮投入至输电线路中，中央控制模块控制后端设备与前端设备之间的距离；

S2. 在步骤S1之后，中央控制模块控制导线收放模块放线，将后端设备内部的高电导率绝缘导线放出以满足后端设备与前端设备之间的距离；通过控制高电导率绝缘导线放线的长度，保持其沿输电线路伸张、无下垂弧线的状态；

S3. 在步骤S2之后，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端获取输电线路的电压，并将获取的电压传输至高增益升压模块；

S4. 在步骤S3之后，电压采集A端与跨步电压采集B端之间电压值信息传输至中央控制模块；

S5. 在步骤S4之后，当电压值低于高增益升压模块的给定输入电压阈值时，中央控制模块协调控制蓄电池模块进行放电管理，以满足输电线路巡检设备正常电能供给；

S6. 在步骤S4之后，当电压值满足高增益升压模块的给定输入电压要求且蓄电池电量未满时，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，一方面向输电线路巡检设备正常供给电能，另一方面对蓄电池模块进行充电管理；

S7. 在步骤S6之后，当蓄电池电量充满时，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，只向输电线路巡检设备正常供给电能，停止对蓄电池模块进行充电管理。

经过以上步骤，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，一方面向输电线路巡检设备正常供给电能，另一方面对蓄电池模块进行充电管理。基于输电线路跨步电压获取电能的装置实现输电线路巡检设备巡检过程中无需更换电池，从而解决巡检半径小、续航时间短的问题。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于输电线路跨步电压获取电能的装置，其特征在于，包括后端设备、前端设备以及连接所述前端设备与后端设备的高电导率绝缘导线：

所述后端设备包括中央控制模块、跨步电压采集A端、高增益升压模块、蓄电池模块、导线收放模块、第一滚轮驱动模块、第二滚轮驱动模块和第一滚轮，所述跨步电压采集A端连接于输电线路与所述高增益升压模块间；所述高增益升压模块、蓄电池模块、导线收线模块均与中央控制模块双向通信连接；所述高增益升压模块与所述蓄电池模块双向通信及导线连接；所述第一滚轮通过第一滚轮驱动模块与所述中央控制模块双向通讯连接，所述第一滚轮与输电线路滚动连接；所述第二滚轮驱动模块与所述中央控制模块双向通讯连接；

所述前端设备包括跨步电压采集B端和第二滚轮，所述第二滚轮与第二滚轮驱动器双向通讯连接；所述跨步电压采集B端连接于输电线路与所述高增益升压模块间；所述第二滚轮与所述输电线路滚动连接。

2.根据权利要求1所述的基于输电线路跨步电压获取电能的装置，其特征在于，所述高增益升压模块上连接有外部输入接口，所述跨步电压采集B端上连接有与外部输入接口相配合的外部输出接口。

3.根据权利要求1所述的基于输电线路跨步电压获取电能的装置，其特征在于，所述第二滚轮驱动器上连接有第一外部双向接口，所述第二滚轮上连接有与第一外部双向接口相配合的第二外部双向接口。

4.根据权利要求1所述的基于输电线路跨步电压获取电能的装置，其特征在于，所述导线收放模块包含由中央控制模块控制的收线状态与放线状态。

5.一种根据权利要求1所述的基于输电线路跨步电压获取电能的装置的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1. 将后端设备与前端设备通过第一滚轮与第二滚轮投入至输电线路中，中央控制模块控制后端设备与前端设备之间的距离；

S2. 在步骤S1之后，中央控制模块控制导线收放模块放线，将后端设备内部的高电导率绝缘导线放出以满足后端设备与前端设备之间的距离；通过控制高电导率绝缘导线放线的长度，保持其沿输电线路伸张、无下垂弧线的状态；

S3. 在步骤S2之后，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端获取输电线路的电压，并将获取的电压传输至高增益升压模块；

S4. 在步骤S3之后，电压采集A端与跨步电压采集B端之间电压值信息传输至中央控制模块；

S5. 在步骤S4之后，当电压值低于高增益升压模块的给定输入电压阈值时，中央控制模块协调控制蓄电池模块进行放电管理，以满足输电线路巡检设备正常电能供给；

S6. 在步骤S4之后，当电压值满足高增益升压模块的给定输入电压要求且蓄电池电量未满时，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，一方面向输电线路巡检设备正常供给电能，另一方面对蓄电池模块进行充电管理；

S7. 在步骤S6之后，当蓄电池电量充满时，跨步电压采集A端与跨步电压采集B端之间的电压通过中央控制模块与高增益升压模块的协调控制升压得到适当的电压，只向输电线路巡检设备正常供给电能，停止对蓄电池模块进行充电管理。