CN115566810A - 一种高压取电合成绝缘子以及用电设备 - Google Patents

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CN115566810A CN202211269065.7A CN202211269065A CN115566810A CN 115566810 A CN115566810 A CN 115566810A CN 202211269065 A CN202211269065 A CN 202211269065A CN 115566810 A CN115566810 A CN 115566810A
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范学军
李扬
马利群
尚东升
李辉
石晓伟
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Handan Xinhe Electric Power Construction Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
Handan Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
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Handan Xinhe Electric Power Construction Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
Handan Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本申请涉及电力运维辅助工具领域，具体涉及一种高压取电合成绝缘子以及用电设备。此高压取电合成绝缘子包括绝缘子芯棒、降压装置、分压装置、电压变换器以及绝缘子伞裙。绝缘子芯棒设置在高压输电线路上，降压装置与绝缘子芯棒连接，降压装置用于降低高电压电能。分压装置与绝缘子芯棒的一端连接，分压装置用于进行分压，电压变换器用于进行电压的变换，当本申请提供的这种高压取电合成绝缘子应用于为用电设备供电时，其将绝缘子结构和取电装置集成化，结构更加精巧，不需要在为取电装置设置固定地点和配套安装夹具。此外，这种高压取电合成绝缘子为用电设备提供电能时，更加可靠稳定，电能容量更大。

Description

一种高压取电合成绝缘子以及用电设备
技术领域
本申请涉及电力运维辅助工具领域，具体涉及一种高压取电合成绝缘子以及用电设备。
背景技术
高压输电线路通常指的是输送10kV以上电压的输电线路。根据GB/T 2900.50-2008，定义2.1中规定，高压通常不含1000V。中国国内高压输电线路的电压等级一般分为：35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等。高压输电在城市一般采用带绝缘层的电缆地下传输，在野外常采用铁塔承载的架空线方式传输。
高压输电线路作为远距离、大容量电能的主要传输方式，其重要性不言而喻。输电线路长度的大幅度增加与电力公司中输电专业人员数量增长的不协调、不匹配问题也日益严重，亟需输电线路运维方式变革。无人机自主巡检、输电线路巡检装置和输电线路状态感知装置等新型的运检工具给输电线路注入了新的活力，大大提升了输电线路运检的效率。
相关技术中，无人机自主巡检、输电线路巡检装置和输电线路状态感知装置大多需要由太阳能电池板或蓄电池来提供电能，但是也面临由于电能容量较小，无法实时传输高质量图像，或续航里程较短制约工作效率等诸如此类的问题。因此，需要一种更加方便、稳定、大容量的取电方式作为补充，以改善上述问题，降低用电设备因电源电能容量小或取电困难造成的工作效率下降等问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种高压取电合成绝缘子以及用电设备，解决或改善了现有技术中无人机自主巡检、输电线路巡检装置和输电线路状态感知装置大多需要由太阳能电池板或蓄电池来提供电能，面临电能容量较小，无法实时传输高质量图像，或续航里程较短制约工作效率的技术问题。
根据本申请的第一个方面，本申请实施例提供了一种高压取电合成绝缘子，此高压取电合成绝缘子包括：
绝缘子芯棒，所述绝缘子芯棒设置在高压输电线上；
降压装置，所述降压装置与所述绝缘子芯棒连接，所述降压装置用于降低高电压；
分压装置，所述分压装置与所述绝缘子芯棒的一端连接，且与所述降压装置电连接，所述分压装置用于进行分压；
电压变换器，所述电压变换器与所述分压装置电连接，所述电压变换器用于进行电压的变化；以及
绝缘子伞裙，所述绝缘子伞裙连接在所述绝缘子芯棒的外部。
在本申请一种可能的实现方式中，所述降压装置为降压电容器。
在本申请一种可能的实现方式中，所述降压电容器包括：
若干子电容器，若干所述子电容器彼此串联，若干所述子电容器绕制在所述绝缘子芯棒上。
在本申请一种可能的实现方式中，所述分压装置包括：
分压电容器，所述分压电容器与所述绝缘子芯棒的一端连接，且与所述降压装置电连接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述分压电容器包括：
变换器接口，所述变换器接口与所述降压装置电连接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述电压变换器的第一侧与所述分压电容器电连接，所述电压变换器的第二侧为用电接口，所述用电接口与用电设备电连接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述分压电容器与所述电压变换器并联。
在本申请一种可能的实现方式中，所述绝缘子伞裙为硅橡胶材质。
根据本申请的第二个方面，本申请实施例同时还提供了一种用电设备，此用电设备包括：
电源接口，所述电源接口与上述任一实现方式所述的高压取电合成绝缘子电连接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述用电设备包括：
无人机和/或输电线路巡检装置和/或输电线路状态感知装置。
与现有技术相比，本申请提供的这种高压取电合成绝缘子以及用电设备至少具备如下有益效果：
本申请提供了一种高压取电合成绝缘子以及用电设备，其中，此高压取电合成绝缘子具体可以包括：绝缘子芯棒、降压装置、分压装置、电压变换器以及绝缘子伞裙。
其中，绝缘子芯棒设置在高压输电线路上，可用于从高压输电线上提取电能。
关于降压装置，该降压装置与绝缘子芯棒连接，降压装置用于降低从高压输电线路上提取的高电压电能。
上述分压装置与绝缘子芯棒的一端连接，通常连接于绝缘子芯棒的末端，靠近横担侧，且其与降压装置电连接，分压装置用于进行分压。此外，分压装置还用于为电压变换器提供连接的接口和载体等。
该电压变换器与分压装置电连接，电压变换器用于进行电压的变换，电压变换器的二次侧输出低电压等级的交流电，可作为输电线路上无人机机巢、输电线路巡检装置和输电线路状态检测装置的电源。
上述绝缘子伞裙连接在绝缘子芯棒的外部，是高压取电合成绝缘子总成的最外部，其为高压取电合成绝缘子提供绝缘作用，也是绝缘子芯棒、降压装置、分压装置一级电压变换器的密封结构。
当本申请提供的这种高压取电合成绝缘子应用于为用电设备供电时，其将绝缘子结构和取电装置集成化，结构更加精巧，不需要在为取电装置设置固定地点和配套安装夹具。此外，这种高压取电合成绝缘子为用电设备提供电能时，更加可靠稳定，电能容量更大。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起构造为解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1所示为本申请一实施例提供的一种高压取电合成绝缘子的结构示意图。
图2所示为本申请另一实施例提供的一种高压取电合成绝缘子的结构示意图。
图3所示为本申请另一实施例提供的一种高压取电合成绝缘子的结构示意图。
图4所示为本申请一实施例提供的一种用电设备的结构示意图。
图5所示为本申请另一实施例提供的一种用电设备的结构示意图。
附图标记说明：
1、绝缘子芯棒；
02、降压装置；
2、降压电容器；
03、分压装置；
3、分压电容器；
4、电压变换器；
5、绝缘子伞裙；
6、子电容器；
7、用电设备；
71、电源接口。
具体实施方式
本申请的描述中，“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。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
另外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
申请概述
申请人对于用电设备因电源电能容量小或取电困难造成的工作效率下降以及为何会产生该技术问题的原因进一步分析，得知：
高压输电线路通常指的是输送10kV以上电压的输电线路。根据GB/T 2900.50-2008，定义2.1中规定，高压通常不含1000V。中国国内高压输电线路的电压等级一般分为：35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等。高压输电在城市一般采用带绝缘层的电缆地下传输，在野外常采用铁塔承载的架空线方式传输。
高压输电线路作为远距离、大容量电能的主要传输方式，其重要性不言而喻。输电线路长度的大幅度增加与电力公司中输电专业人员数量增长的不协调、不匹配问题也日益严重，亟需输电线路运维方式变革。无人机自主巡检、输电线路巡检装置和输电线路状态感知装置等新型的运检工具给输电线路注入了新的活力，大大提升了输电线路运检的效率。
相关技术中，无人机自主巡检、输电线路巡检装置和输电线路状态感知装置大多需要由太阳能电池板或蓄电池来提供电能，但是也面临由于电能容量较小，无法实时传输高质量图像，或续航里程较短制约工作效率等诸如此类的问题。因此，需要一种更加方便、稳定、大容量的取电方式作为补充，以改善上述问题，降低用电设备因电源电能容量小或取电困难造成的工作效率下降等问题。
因此，本申请提供了一种高压取电合成绝缘子以及用电设备7，其中，此高压取电合成绝缘子具体可以包括：绝缘子芯棒1、降压装置02、分压装置03、电压变换器4以及绝缘子伞裙5。
其中，绝缘子芯棒1设置在高压输电线路上，可用于从高压输电线上提取电能。
关于降压装置02，该降压装置02与绝缘子芯棒1连接，降压装置02用于降低从高压输电线路上提取的高电压电能。
上述分压装置03与绝缘子芯棒1的一端连接，通常连接于绝缘子芯棒1的末端，靠近横担侧，且其与降压装置02电连接，分压装置03用于进行分压。此外，分压装置03还用于为电压变换器4提供连接的接口和载体等。
该电压变换器4与分压装置03电连接，电压变换器4用于进行电压的变换，电压变换器4的二次侧输出低电压等级的交流电，可作为输电线路上无人机机巢、输电线路巡检装置和输电线路状态检测装置的电源。
上述绝缘子伞裙5连接在绝缘子芯棒1的外部，是高压取电合成绝缘子总成的最外部，其为高压取电合成绝缘子提供绝缘作用，也是绝缘子芯棒1、降压装置02、分压装置03一级电压变换器4的密封结构。
当本申请提供的这种高压取电合成绝缘子应用于为用电设备7供电时，其将绝缘子结构和取电装置集成化，结构更加精巧，不需要在为取电装置设置固定地点和配套安装夹具。此外，这种高压取电合成绝缘子为用电设备7提供电能时，更加可靠稳定，电能容量更大。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
图1所示为本申请一实施例提供的一种高压取电合成绝缘子的结构示意图。如图1所示，本申请提供的这种高压取电合成绝缘子具体可以包括如下结构：
绝缘子芯棒1、降压装置02、分压装置03、电压变换器4以及绝缘子伞裙5。
其中，绝缘子是一种安装在不同电位的导体或导体与接地构件之间的能够耐受电压和机械应力作用的器件。绝缘子种类繁多，形状各异。不同类型绝缘子的结构和外形虽有较大差别，但都是由绝缘件和连接金具两大部分组成的。绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。
绝缘子芯棒1即为前述连接金具部分，此绝缘子芯棒1设置在高压输电线路上，可用于从高压输电线上提取电能。
关于降压装置02，该降压装置02与绝缘子芯棒1连接，降压装置02用于降低从高压输电线路上提取的高电压电能。降压装置02具体可以为降压电容，其利用电容的容抗来限制电流，从而达到降压的目的。
上述分压装置03与绝缘子芯棒1的一端连接，通常连接于绝缘子芯棒1的末端，靠近横担侧，且其与降压装置02电连接，分压装置03用于进行分压。此外，分压装置03还用于为电压变换器4提供连接的接口和载体等。
该电压变换器4与分压装置03电连接，电压变换器4用于进行电压的变换，电压变换器4的二次侧输出低电压等级的交流电，可作为输电线路上无人机机巢、输电线路巡检装置和输电线路状态检测装置的电源。
不难理解，绝缘子通常设有护套和伞裙，伞裙是复合绝缘子的外绝缘部分，它主要作用是保护芯棒免受气候影响和电蚀作用，并提供所需的爬电距离。此外，绝缘子的伞裙可以包覆为不同色彩，如制成红色，白色。绝缘子伞裙5包覆伞利用鸟类对红色的敏感及装置在太阳光的照射下反光效能，使鸟类远离绝缘子上方挂点，以此起到惊吓鸟类的作用。
上述绝缘子伞裙5连接在绝缘子芯棒1的外部，是高压取电合成绝缘子总成的最外部，其为高压取电合成绝缘子提供绝缘作用，也是绝缘子芯棒1、降压装置02、分压装置03一级电压变换器4的密封结构。
当本申请提供的这种高压取电合成绝缘子应用于为用电设备7供电时，其将绝缘子结构和取电装置集成化，结构更加精巧，不需要在为取电装置设置固定地点和配套安装夹具。此外，这种高压取电合成绝缘子为用电设备7提供电能时，更加可靠稳定，电能容量更大。
值得一提的是，本申请选用的这种绝缘子芯棒1无需定制，即采用常见的具有抗应力腐蚀以及机械性能的高压合成绝缘子芯棒1即可，其时高压取电合成绝缘子总成的主要受理部分。
可选的，上述绝缘子伞裙5为硅橡胶材质，如高温定型硅橡胶等。这种材质的绝缘子伞裙5可以在使用环境的温度范围内保持高柔韧性，以防止在低温和温度急剧变化时引起裂纹或破裂。
在本申请一种可能的实现方式中，图2所示为本申请另一实施例提供的一种高压取电合成绝缘子的结构示意图。如图2所示，上述降压装置02具体可以为：
降压电容器2。
此降压电容器2绕制在绝缘子芯棒1上，通过对绝缘子芯棒1表面的电场强度进行均分，来达到降低高电压的目的。
具体的，在本申请一实施例中，图3所示为本申请另一实施例提供的一种高压取电合成绝缘子的结构示意图。如图2和图3所示，上述降压电容器2具体可以包括：
若干子电容器6。
子点容器即为了区分降压电容器2总成与组成降压电容器2的小型电容器。上述若干子点容器彼此串联，并同时绕制在绝缘子芯棒1上。
通过这种若干子点容器串联的实现方式，可以对绝缘子芯棒1表面的电场强度进行有效均分，最终达到降压的目的，同时提高了高压取电合成绝缘子的可扩展性，拓宽了此高压取电合成绝缘子的应用范围，增加其可适用的应用场景等。
应当理解，子电容器6的数量应视具体的用电设备7需要而定，子点容器的数量由绝缘子所需输出的电压决定，至少包括如110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等电压等级。具体在实施过程中，还是应该视具体的应用需要去增设或减设子电容器6，以及选择子点容器的型号等，本申请仅对此作出了优选举例，但并不代表着对子点容器的数量作出了进一步限定。
优选的，在本申请一实施例中，如图2所示，分压装置03具体可以为：分压电容器3。
分压电容器3即电容分压器，电容分压器因为相对普通电阻式分压器的耐压强度大，不易击穿，一般用来测量交流高压。但由于其频响效应的响应时间值比电阻分压器大，所以在冲击电压的测量中比电阻分压器用的少，对于特高冲击电压的测量经常用阻容分压器。用于测量冲击电压。在进行高压交流耐压试验时会用到串联谐振，那么串联谐振中就会用到电容分压器，它与电抗器产生谐振后会产生高压。可对高压设备进行高压交流耐压试验。
上述分压电容器3与绝缘子芯棒1的一端连接，且与降压装置02以串联的方式电连接。高压电进入绝缘子芯棒1后，经过降压电容器2的降压后，在分压电容器33两端产生一个较低的电压，并进入分压电容器3。
分压电容器33靠近横担侧，为电压变换提供接口，同时，分压电容器3的还有利于提高绝缘子表面的闪络电压。
具体的，在另一实施例中，分压电容器3与电压变换器4并联。分压电容器3与电压变换器4并联。可以使得分压电容器3为电压变换器4提供接口，从而更加有效可靠地进行电压变换。
电压变换器4与分压电容器3相连接，起到电压变换的作用，电压变换器4的二次侧输出低电压等级的交流电，作为输电线路上无人机机巢、输电线路巡检装置和输电线路状态检测装置的电源。
在本申请另一种可能的实现方式中，分压电容器3包括变换器接口，变换器接口与降压装置02电连接，如此即为电压变换提供了接口，使得低电压得以进行电压变换，进而保证取电的进行。
具体的，在本申请另一实施例中，如图2和图3所示，电压变换器4的第一侧与分压电容器3电连接，电压变换器4的第二侧为用电接口，用电接口与用电设备7电连接。
通过用电接口使得用电设备7或用电器得以与高压取电合成绝缘子连通，进而使得高压取电合成绝缘子得以为用电设备7或用电器供电。
根据本申请的第二个方面，本申请还提供了一种用电设备7。
下面，将结合图4和图5对本申请提供的这种用电设备7进行描述。
图4所示为本申请一实施例提供的一种用电设备的结构示意图。如图4所示，这种用电设备7具体可以包括：
电源接口71以及上述任一实施例中描述的高压取电合成绝缘子。
具体的，该电源接口71与高压取电合成绝缘子电连接，如与位于该高压取电合成绝缘子的电压变换器4的第二侧的用电接口连接。
本申请提供的这种用电设备7，包括电源接口71以及上述任一实施例中描述的高压取电合成绝缘子。由于此高压取电合成绝缘子具体包括：绝缘子芯棒1、降压装置02、分压装置03、电压变换器4以及绝缘子伞裙5。
其中，绝缘子芯棒1设置在高压输电线路上，可用于从高压输电线上提取电能。
关于降压装置02，该降压装置02与绝缘子芯棒1连接，降压装置02用于降低从高压输电线路上提取的高电压电能。
上述分压装置03与绝缘子芯棒1的一端连接，通常连接于绝缘子芯棒1的末端，靠近横担侧，且其与降压装置02电连接，分压装置03用于进行分压。此外，分压装置03还用于为电压变换器4提供连接的接口和载体等。
上述绝缘子伞裙5连接在绝缘子芯棒1的外部，是高压取电合成绝缘子总成的最外部，其为高压取电合成绝缘子提供绝缘作用，也是绝缘子芯棒1、降压装置02、分压装置03一级电压变换器4的密封结构。
当本申请提供的这种高压取电合成绝缘子应用于为该用电设备7供电时，其将绝缘子结构和取电装置集成化，结构更加精巧，不需要在为取电装置设置固定地点和配套安装夹具。此外，这种高压取电合成绝缘子为用电设备7提供电能时，更加可靠稳定，电能容量更大。
在本申请一种可能的实现方式中，图5所示为本申请另一实施例提供的一种用电设备的结构示意图。如图5所示，上述用电设备7可以为无人机和/或输电线路巡检装置和/或输电线路状态感知装置。
其中，无人机为无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。在电力运维辅助工具领域，无人机通常用于进行高压输电线的巡检等日常运维工作。
输电线路巡检装置和/或输电线路状态感知装置则为电力运维辅助工具领域中常用的运维装置。
应当理解，除上述距离的用电设备7或用电器外，本申请提供的这种高压取电合成绝缘子还可以应用于其他用电器，即任何需要进行高压取电的用电设备7均可采用本申请提供的这种取电绝缘子，本申请不对此作出进一步限定。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此发明的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
以上所述仅为本申请创造的较佳实施例而已，并不用以限制本申请创造，凡在本申请创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压取电合成绝缘子，其特征在于，包括：
绝缘子芯棒(1)，所述绝缘子芯棒(1)设置在高压输电线上；
降压装置(02)，所述降压装置(02)与所述绝缘子芯棒(1)连接，所述降压装置(02)用于降低高电压；
分压装置(03)，所述分压装置(03)与所述绝缘子芯棒(1)的一端连接，且与所述降压装置(02)电连接，所述分压装置(03)用于进行分压；
电压变换器(4)，所述电压变换器(4)与所述分压装置(03)电连接，所述电压变换器(4)用于进行电压的变化；以及
绝缘子伞裙(5)，所述绝缘子伞裙(5)连接在所述绝缘子芯棒(1)的外部。
2.根据权利要求1所述的高压取电合成绝缘子，其特征在于，所述降压装置(02)为降压电容器(2)。
3.根据权利要求2所述的高压取电合成绝缘子，其特征在于，所述降压电容器(2)包括若干子电容器(6)，若干所述子电容器(6)彼此串联，若干所述子电容器(6)绕制在所述绝缘子芯棒(1)上。
4.根据权利要求1所述的高压取电合成绝缘子，其特征在于，所述分压装置(03)包括：
分压电容器(3)，所述分压电容器(3)与所述绝缘子芯棒(1)的一端连接，且与所述降压装置(02)电连接。
5.根据权利要求3所述的高压取电合成绝缘子，其特征在于，所述分压电容器(3)包括变换器接口，所述变换器接口与所述降压装置(02)电连接。
6.根据权利要求5所述的高压取电合成绝缘子，其特征在于，所述电压变换器(4)的第一侧与所述分压电容器(3)电连接，所述电压变换器(4)的第二侧为用电接口，所述用电接口与用电设备(7)电连接。
7.根据权利要求6所述的高压取电合成绝缘子，其特征在于，所述分压电容器(3)与所述电压变换器(4)并联。
8.根据权利要求1所述的高压取电合成绝缘子，其特征在于，所述绝缘子伞裙(5)为硅橡胶材质。
9.一种用电设备，其特征在于，包括：
电源接口(71)，所述电源接口(71)与权利要求1至权利要求8中任一项所述的高压取电合成绝缘子电连接。
10.根据权利要求9所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备(7)包括：
无人机和/或输电线路巡检装置和/或输电线路状态感知装置。
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