CN113949169B - 一种基于双联绝缘子串的无线供电装置及无线供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，包括电力线路，逆变器、双联绝缘子串、发射线圈、中继线圈、接收线圈、整流器、直流斩波器、负载以及第一控制器和第二控制器。将两条无线传输通道分别嵌入双联绝缘子串中的每联绝缘子内，检测设备就拥有两条无线传输通道给其供电。通过第一控制器和第二控制器控制装置选用单通道模式或双通道模式。本发明的一种无线供电系统，电力线路采集到的电能是经由两条无线传输通道传到负载。在单通道工作模式时互为备用，一条无线传输通道出现问题，会自动启用另一条无线传输通道；当单通道工作模式无法为负载提供足够的功率时，会自动切换成双通道工作模式，灵活分配负载所需要的功率。

Description

一种基于双联绝缘子串的无线供电装置及无线供电系统

技术领域

本发明涉及无线供电技术领域，具体涉及一种基于双联绝缘子串的无线供电装置。

背景技术

无线电能传输技术利用电磁感应原理，以磁场作为电能传输载体，发射线圈产生的交变磁场在接收线圈内感应出电压，从而实现电能的无线传输。该技术能有效解决传统有线电能传输的一些缺陷，如漏电和接触火花等安全问题。目前，无线电能传输技术已被利用在感应式加热器，手机充电，电动汽车充电等领域。

随着电网规模的不断扩大，电力系统的运行和控制也愈加的复杂，由于气候，人为等原因造成的停电对经济和社会产生的影响也愈发的严重，因此，对于电力线路监控，提前发现故障并作出预警尤为重要。现有的电力线路监控供电常用方式有利用新能源发电外加备用蓄电池，但是新能源发电供电并不稳定，增加了蓄电池的使用次数，大大缩减了蓄电池的使用寿命。因此提供一种稳定的、可靠的供电方式是电力线路检测系统中一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对电力线路的检测供电问题，提供一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，用于给高压线路的检测设备进行供电。

为达到上述目的，本发明技术方案如下：

一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，包括电力线路，逆变器、双联绝缘子串、发射线圈、中继线圈、接收线圈、整流器、直流斩波器、负载以及第一控制器和第二控制器；

所述电力线路连接有两个逆变器，所述电力线路的电能转换成直流后，分别经过所述逆变器以及每个所述逆变器连接的发射线圈，所述发射线圈通过中继线圈将电能传输给接收线圈；所述接收线圈依次连接整流器、直流斩波器和负载；所述逆变器连接有第一控制器，所述直流斩波器连接有第二控制器连接；

所述发射线圈、中继线圈和接收线圈嵌入在所述双联绝缘子串每联的伞裙内。

进一步地，所述中继线圈的个数由电力线路电压等级、负载所需要的功率和无线供电装置的效率综合决定。

进一步地，所述两个直流斩波器并联后连接负载。

进一步地，所述发射线圈、中继线圈、接收线圈均串联有相应的谐振电容。

进一步地，所述第一控制器连接有第一无线通讯模块，所述第二控制器连接有第二无线通讯模块。

进一步地，所述发射线圈设置在靠近电力线路的一端，所述接收线圈设置在靠近负载的一端。

一种无线供电系统，采用上述的基于双联绝缘子串的无线供电装置，包括：

参数获取单元：第二控制器采集负载的电信号，判断电能传输采用单通道模式或双通道模式；

第一控制单元：单通道模式时，第一控制器检测到其中一个逆变器工作异常，断开此无线传输通道，切换另一无线传输通道工作；

第二控制单元：单通道模式时，第二控制器检测到其中一个直流斩波器工作异常，断开此无线传输通道，切换另一无线传输通道工作。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

本发明的一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，采用双通道实现电能传输。将两条无线传输通道分别嵌入双联绝缘子串中的每联绝缘子内，检测设备就拥有两条无线传输通道给其供电。通过第一控制器和第二控制器控制装置选用单通道模式或双通道模式。

本发明的一种无线供电系统，电力线路采集到的电能是经由两条无线传输通道传到负载。两条无线传输通道分为双通道工作模式和单通道工作模式；在单通道工作模式时互为备用，一条无线传输通道出现问题，会自动启用另一条无线传输通道；当单通道工作模式无法为负载提供足够的功率时，会自动切换成双通道工作模式，灵活分配负载所需要的功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于双联绝缘子串的无线供电装置的结构示意图；

图2为本发明的一种无线供电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

如图1所示，一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，发射线圈L_P1和L_P2、中继线圈L_R1、L_R2、……、L_R(n-1)、L_Rn和L_R1’、L_R2’、……、L_R(n-1)’、L_Rn’、接收线圈L_S1和L_S2嵌入在双联绝缘子串DS每联的伞裙内，在使用时，直接将嵌入有各个线圈的双联绝缘子串DS安装在高压线与杆塔之间，无需另外安装各个线圈，安装使用方便。

电力线路PL连接有两个逆变器IN1和IN2，电力线路PL采集的电能转换成直流后，分别经两个无线传输通道传到负载，两个无线传输通道在直流斩波器DC/DC1和DC/DC2输出端并联后再连接到负载；两条无线传输通道如下：

无线传输通道1：从电力线路PL采集到的电能，转换成直流后，经逆变器IN1转换成发射线圈L_P1工作需要的交流电压，发射线圈L_P1产生的磁场经过多个中继线圈L_R1、L_R2、……、L_R(n-1)、L_Rn传送到接收线圈L_S1，由于电感感应原理在接收线圈L_S1上产生电压，之后电能经整流器R1和直流斩波器DC/DC1，最终到达负载。

无线传输通道2：从电力线路PL采集到的电能，转换成直流后，经逆变器IN2转换成发射线圈L_P2工作需要的交流电压，发射线圈L_P2产生的磁场经过多个中继线圈L_R1’、L_R2’、……、L_R(n-1)’、_LRn’传送到接收线圈L_S2，由于电感感应原理在接收线圈L_S2上产生电压，之后电能经整流器R2和直流斩波器DC/DC2，最终到达负载。

两个逆变器IN1和IN2连接有第一控制器PC，两个直流斩波器DC/DC连接有第二控制器连接RC。两条无线传输通道有两种工作模式：可同时工作，即双通道模式；也可以一条无线传输通道处于电能传输状态，另一条无线传输通道处于待机状态，即单通道模式。

当单通道模式无法为负载提供足够的功率时，会自动切换成双通道模式，灵活分配负载所需要的功率。假定电能传输通道1处于无线传输状态，无线传输通道2处于待机状态。第二端控制器RC采集到负载的电压信号，判定只有一条无线传输通道无法满足负载的功率需求。第一控制器PC启动逆变器IN2工作，无线传输通道2由此处于传输状态，装置由单通道模式切换为双通道模式。

两条无线传输通道在单通道工作模式时互为备用，一条无线传输通道出现问题，会自动启用另一条无线传输通道；其实现方法如下：

情况1：装置处于单通道工作模式，假定无线传输通道1处于传输状态，无线传输通道2处于待机状态；第一控制器PC检测到逆变器IN1处于工作异常状态，判定无线传输通道1发生故障，第一控制器PC控制逆变器IN1断开，逆变器IN2工作。由此无线传输通道1处于待机状态，无线传输通道2处于无线传输状态，装置由无线传输通道1供电切换为无线传输通道2供电。

情况2：装置处于单通道工作模式，假定无线传输通道1处于传输状态，无线传输通道2处于待机状态，第二端控制器RC检测到直流斩波器DC/DC处于工作异常状态，判定无线传输通道1发生故障，发射端控制器PC控制逆变器IN1断开，逆变器IN2工作。由此无线传输通道1处于待机状态，无线传输通道2处于传输状态，装置由无线传输通道1供电切换为无线传输通道2供电。

在本实施例中，第一控制器PC连接有第一无线通讯模块WP，第二控制器连接有第二无线通讯模块WR。第一无线通讯模块WP和第二无线通讯模块WR负责第一控制器PC和第二控制器WR之间信息交互传输。例如，第二控制器RC判断出单通道切换双通道的需求，需要通过第二无线通信模块WR传达到第一无线通信模WP，第一无线通信模块WP再将该需求信号传达到发射端控制器PC。

无线电能传输时需加入多级中继线圈来提升传输距离和传输效率。在本实施例中，中继线圈的个数由电力线路电压等级、负载所需要的功率和无线供电装置的效率综合决定。

在本实施例中，发射线圈L_P1和L_P2、中继线圈L_R1、L_R2、……、L_R(n-1)、L_Rn和L_R1’、L_R2’、……、L_R(n-1)’、L_Rn’、接收线圈L_S1和L_S2均串联有相应的谐振电容。

在本实施例中，发射线圈L_P1和L_P2设置在靠近电力线路的一端，接收线圈L_S1和L_S2设置在靠近负载的一端。方便从高处电力线路取电供检测设备使用。

如图2所示，一种无线供电系统，采用上述的基于双联绝缘子串的无线供电装置，包括：

参数获取单元：第二控制器采集负载的电信号，判断电能传输采用单通道模式或双通道模式；

第一控制单元：单通道模式时，第一控制器检测到其中一个逆变器工作异常，断开此无线传输通道，切换另一无线传输通道工作；

第二控制单元：单通道模式时，第二控制器检测到其中一个直流斩波器工作异常，断开此无线传输通道，切换另一无线传输通道工作。

两条无线传输通道分为双通道工作模式和单通道工作模式；在单通道工作模式时互为备用，一条无线传输通道出现问题，会自动启用另一条无线传输通道；当单通道工作模式无法为负载提供足够的功率时，会自动切换成双通道工作模式，灵活分配负载所需要的功率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，其特征在于，包括电力线路，逆变器、双联绝缘子串、发射线圈、中继线圈、接收线圈、整流器、直流斩波器、负载以及第一控制器和第二控制器；

所述电力线路连接有两个逆变器，所述电力线路的电能转换成直流后，分别经过所述逆变器以及每个所述逆变器连接的发射线圈，所述发射线圈通过中继线圈将电能传输给接收线圈；所述接收线圈依次连接整流器、直流斩波器和负载；所述逆变器连接有第一控制器，所述直流斩波器连接有第二控制器；

所述发射线圈、中继线圈和接收线圈嵌入在所述双联绝缘子串每联的伞裙内；

所述装置具有两条无线传输通道，所述装置有两种工作模式：第一种为所述两条无线传输通道同时工作，即双通道模式；第二种为所述两条无线传输通道中的任意一条无线传输通道处于电能传输状态，另一条无线传输通道处于待机状态，即单通道模式；

所述第一控制器和第二控制器控制装置选用单通道模式或双通道模式。

2.根据权利要求1所述的一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，其特征在于，所述中继线圈的个数由电力线路电压等级、负载所需要的功率和无线供电装置的效率综合决定。

3.根据权利要求2所述的一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，其特征在于，两个直流斩波器并联后连接负载。

4.根据权利要求3所述的一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，其特征在于，所述发射线圈、中继线圈、接收线圈均串联有相应的谐振电容。

5.根据权利要求4所述的一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，其特征在于，所述第一控制器连接有第一无线通讯模块，所述第二控制器连接有第二无线通讯模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于双联绝缘子串的无线供电装置，其特征在于，所述发射线圈设置在靠近电力线路的一端，所述接收线圈设置在靠近负载的一端。

7.一种无线供电系统，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的基于双联绝缘子串的无线供电装置，包括：

参数获取单元：第二控制器采集负载的电信号，判断电能传输采用单通道模式或双通道模式；

第一控制单元：单通道模式时，第一控制器检测到其中一个逆变器工作异常，断开此无线传输通道，切换另一无线传输通道工作；

第二控制单元：单通道模式时，第二控制器检测到其中一个直流斩波器工作异常，断开此无线传输通道，切换另一无线传输通道工作。