CN108711952B - 非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置，设置在无人机上，包括依次连接的天线(1)、分离电路(2)、变压器(3)、整流模块(4)和稳压模块(5)，无人机在特高压输电线路附近飞行时，天线(1)受到输电线路中磁场和电场作用产生感应电压和电动势，分离电路(2)将天线(1)中产生的交流电通过变压器(3)和整流模块(4)输送至稳压模块(5)，将天线(1)中产生的直流电直接输送至稳压模块(5)，稳压模块(5)输出额定功率，用于无人机充电。与现有技术相比，本发明可以稳定的得到适于无人机蓄电池充电所需的工作电，效果明显，利于在电网设备的在线监测领域推广应用，尤其是提升高压线输电无人机巡检续航能力。

Description

非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置及方法

技术领域

本发明涉及无线充电方法，尤其是涉及非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置及方法。

背景技术

随着国民经济的高速发展，电力输送容量和输送距离迅速增长，大容量、远距离的输电线路投入运行，输电电压也随之提高，对线路安全性的要求也越来越高。特高压输电线通常指的是输送以上电压的输电线路。

为解决近年来灾害频发对电网安全的威胁，国内众多电力公司开始利用专用无人直升机对高压电线进行巡视。无人机使用蓄电池作为内置电源，但由于蓄电池电量有限，无人机无法长距离飞行，作业人员往往需要准备许多的备用电源，为了延长飞行时间，就必须增加蓄电池的容量，但是会导致装置重量的大幅增加，限制了无人机飞行的实际应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置及方法，解决无人机在特高压输电线巡航时电力不足的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置，所述的装置设置在无人机上，包括依次连接的天线、分离电路、变压器、整流模块和稳压模块，

无人机在特高压输电线路附近飞行时，天线受到输电线路中磁场和电场作用产生感应电压和电动势，所述的分离电路将天线中产生的交流电通过变压器和整流模块输送至稳压模块，将天线中产生的直流电直接输送至稳压模块，所述的稳压模块输出额定功率，用于无人机飞行中的充电。

所述的天线为一维天线、二维天线和阵列天线的一种或任意组合，可通过天线的组合进一步提高感应电动势。

所述的天线与分离电路连有保护电路。

采用所述的非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置取电的方法，天线产生感应电压和电动势的过程包括：

在特高压交变输电电路中，输电线路产生电磁波和交变电场，天线切割磁力线时产生交变电压，并受到交变电场作用，产生交变的感应电动势；

在特高压直流输电电路中，输电线路产生电磁波和静电场，天线切割磁力线产生交变电压，并受到静电场作用，产生稳定的感应电动势。

所述的无人机与线路之间保持1m以上的安全距离。

方法应用在500千伏输电电路时，安全距离为5m，应用在220千伏输电电路时，安全距离为3m。

所述的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光(如：激光)和紫外线等不同波长的电磁波。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)无需同输电线路接触，就能获得电力，不影响输电线路安全运行。

(2)无线接收天线一方面接收由于电场力产生的电流，另一方面接收输电线产生的电磁波磁力线切割天线而产生的电流，能够在同时在特高压直流输电线与特高压交流输电线进行无线充电。具有应用性强，取电效果明显的特点，能够很好的提升无人机续航时间。

(3)无人机与线路之间保持1m以上的安全距离，防止电流过大造成电路损坏。

(4)可根据空间电磁环境调整天线接收的不同频率的无线电磁波种类，适用范围广。在特殊场景需求下，可以人为搭建电磁环境以达到无线充电提高续航功能，如添加实时追踪空中无人机位置并实时定向发射电磁波的发射源。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

图1为本发明取电原理示意图，主要包含高压输电线、无线接收天线1、分离电路2、变压器3、整流模块4、稳压模块5。

A、在特高压交变输电电路中：

一方面，无线接收天线受到由特高压交变输电线路产生的电磁波(线路产生、线路光晕现象产生)产生交变电动势，无线接收天线受到空气中的电磁波的磁力线的切割时，就在天线两端激起一定的交变电压。

另一方面，无线接收天线受到由特高压交变输电线路产生的交变电场的作用，在天线两端产生交变的感应电动势。

B、在特高压直流输电电路中：

一方面，无线接收天线受到由特高压交变输电线路产生的电磁波(线路光晕现象产生)产生交变电动势，无线接收天线受到空气中的电磁波的磁力线的切割时，就在天线两端激起一定的交变电压。

另一方面，无线接收天线受到由特高压直流输电线路产生的静电场的作用，在天线两端产生稳定的感应电动势。

C、分离电路2将上述“A”、“B”方法中产生的交流电通过变压器3输送到整流电路4中，整流电路4将交流电转换为单向直流电，无线接收天线传递过来的电流流经变压器3时，会在二次侧感应出电压，合理设计参数，使满足蓄电池充电所需的工作电源；分离电路2将上述“A”、“B”方法中产生的直流电输送到稳压电路5中。

D、稳压电路5接收由整流电路4与分离电路2分离出的直流电，并将直流电稳压、稳流转换为额定功率输出。

无线接收天线可接收的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光(如：激光)和紫外线等不同波长的电磁波。

“A”“B”步骤中，无线接收天线与线路之间有一定的安全距离。

应用在500千伏输电电路时，安全距离不小于5m，应用在220千伏输电电路不小于3m。

“A”、“B”步骤中，天线1不局限于一维线天线，还包含二维面天线、阵列天线等。

“A”、“B”步骤中，可通过天线1的组合进一步提高感应电动势。

天线1与分离电路2之间包含保护电路，防止电压过高以提高安全性。

本发明可以稳定的得到适于无人机蓄电池充电所需的工作电，效果明显，利于在电网设备的在线监测领域推广应用，尤其是提升高压线输电无人机巡检续航能力。

Claims (7)

1.非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置，其特征在于，所述的装置设置在无人机上，包括依次连接的天线(1)、分离电路(2)、变压器(3)、整流模块(4)和稳压模块(5)，

无人机在特高压输电线路附近飞行时，天线(1)受到输电线路中磁场和电场作用产生感应电压和电动势，所述的分离电路(2)将天线(1)中产生的交流电通过变压器(3)和整流模块(4)输送至稳压模块(5)，将天线(1)中产生的直流电直接输送至稳压模块(5)，所述的稳压模块(5)输出额定功率，用于无人机飞行中的充电。

2.根据权利要求1所述的非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置，其特征在于，所述的天线(1)为一维天线、二维天线和阵列天线的一种或任意组合。

3.根据权利要求1所述的非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置，其特征在于，所述的天线(1)与分离电路(2)连有保护电路。

4.采用如权利要求1～3任一所述的非接触式电磁型被动切割磁感线取电装置取电的方法，其特征在于，天线(1)产生感应电压和电动势的过程包括：

在特高压交变输电电路中，输电线路产生电磁波和交变电场，天线(1)切割磁力线时产生交变电压，并受到交变电场作用，产生交变的感应电动势；

在特高压直流输电电路中，输电线路产生电磁波和静电场，天线(1)切割磁力线产生交变电压，并受到静电场作用，产生稳定的感应电动势。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的无人机与线路之间保持1m以上的安全距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，方法应用在500千伏输电电路时，安全距离为5m，应用在220千伏输电电路时，安全距离为3m。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光和紫外线。

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