CN116667543A - 一种用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及输电线路维护领域，尤其为一种用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，包括供能模块和电能传输发射模块，所述供能模块用于通过太阳能光伏发电系统为负载供电，所述电能传输发射模块用于向负载无线传输供电模块供电产生的电能。本发明采用太阳能板与磁悬浮太阳能电机结合的方式，解决了太阳能板由于受能量转换率、气候环境等因素的限制供电效率低的问题，磁悬浮太阳能电机受光面积占比更大，供电效率更高。采用电磁感应无线输电技术，将供能模块产生的能量以无线发射的方式传输巡线机器人上为其供电，通过增加新的供电来源，提高供电功率，解决了传统供电方式稳定性差，持续时间短的问题。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路维护领域，尤其是一种用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统。
背景技术
随着智能电网的快速发展，输电线路在电力系统中扮演着越来越重要的角色。输电导线作为国家能源电力网络的重要组成部分，起着传导电流、输送电能的重要作用；输电导线接续管是传导电流、结构连接的重要连接金具，要求其连接导线后不降低导线的导电性能，同时具有较强的力学性能，对输电线路的安全稳定运行起到非常重要的作用。近年来，输电导线断线事故频发，严重影响电网安全稳定运行。学者普遍认为大风、重覆冰、雷击、山火等外力作用是输电导线发生断线事故的首要因素。而又有研究发现，输电导线自身接续部位的失效是造成导线断线故障的主要原因。
正因如此，针对输电线路及接续管实现在线监测势在必行。输电线路及接续管巡线机器人利用自身搭载的摄像设备在后台遥控的控制下完成对输电线路及接续管相关设施进行故障巡检的工作任务。基于其结构特点，巡线机器人配备机载蓄电池组，因体积、重量限制，巡线机器人配备的蓄电池组容量有限，需不断地补充电能，才能完成长距离输电线路的巡视作业工作，这种可移动的机械系统的供能问题是制约其应用的主要因素。国网上海市电力公司的一种利用输电线感应取电的巡线机器人无线充电系统(申请号：201610443047.4)利用电磁感应从输变电交变磁场中获取电能，再利用电磁共振的原理为巡线机器人无线充电，但该系统多适用于高压输电线路，且从输电线路交变磁场中获取电能为巡线机器人供电具有一定的局限性，无法广泛使用。
光伏系统主要依靠太阳能板将太阳能转化为电能，其转化率除受自身产品性能的影响，还十分容易受到环境因素的影响。输电线路巡线机器人供电系统的太阳能板均是在户外使用，太阳能板表面容易附着粉尘，从而影响太阳能板的工作效率。华南理工大学的一种输电线路在线监测装置的全天候太阳能电源结构(申请号：CN201520777961.3)在一定程度上解决了太阳能板受环境因素限制的问题，但仅有太阳能供电装置与蓄电池无法保证供电的稳定性和可靠性，同时蓄电池使用寿命短，需要频繁更换的问题也是限制在线监测装置长期稳定工作的因素。贵州电网有限责任公司的一种输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给装置(申请号：201820591986.8)较好地解决了在线监测装置电源电力供应不足的问题，使在线监测装置长期稳定运行，但该电源供给装置采用核能转化为热能的方式供电，还需考虑防辐射的问题，设备安装复杂，成本较高，无法广泛使用。
因此，有效解决巡线机器人充电难题是提高输电线路及接续管的巡视效率和故障检出率的关键。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
提供一种用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，包括供能模块和电能传输发射模块，所述供能模块用于通过太阳能光伏发电系统为负载供电，所述电能传输发射模块用于向负载无线传输供电模块供电产生的电能。
作为本发明的一种优选技术方案：所述供能模块包括太阳能光伏组件、直流变换器、控制单元、蓄电单元、连接端子和配电箱；所述输出配电箱和所述直流变换器的输出端电性连接，所述输出配电箱中设有用于连接电能传输发射模块的连接端子；所述电能传输发射模块包括脉冲发生单元、无线发射单元，所述脉冲发生单元与输出配电箱电性连接，所述无线发射单元与脉冲发生单元电性连接；所述直流变换器和太阳能光伏组件的输出端、蓄电单元电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述太阳能光伏组件包括太阳能板和磁悬浮太阳能电动机。
作为本发明的一种优选技术方案：所述控制单元包括光热敏传感器和MPPT控制器。
作为本发明的一种优选技术方案：所述蓄电单元包括蓄电池、充电电路、放电电路、超级电容、充电开关和放电开关，其中充电电路包括逆变器、感应耦合器和整流单元，蓄电池和超级电容与充电电路和放电电路电性连接，充电电路的充电接口通过充电开关与直流变换器的输出端电性连接，放电接口通过放电开关与直流变换器的输出端电性连接，控制单元的输出端分别与直流变换器的控制端、充电开关的控制端、放电开关的控制端电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述供能模块判断当前的光照信号大小直至大于设定阈值时开启太阳能光伏组件的供电，将光照信号和输电线路及接续管训线机器人工作负荷进行比较，当光照信号大于输电线路及接续管训线机器人工作负荷时，选择太阳能光伏组件向输电线路及接续管训线机器人进行供电，并根据当前的光照信号计算当前供电负荷，若供电负荷大于输电线路及接续管训线机器人的负荷，则打开蓄电单元中的充电开关，为蓄电单元进行充电。
作为本发明的一种优选技术方案：所述供能模块中，通过需要系数算法计算输电线路及接续管训线机器人工作负荷，并与光照信号转化的电能进行比较。
作为本发明的一种优选技术方案：所述需要系数算法具体如下：
其中，P1为输电线路及接续管训线机器人工作的有功功率，δi为有功功率同时系数，δ1为需要系数，Pi为输电线路及接续管训线机器人各项额定功率；
δi＝δ1·δL/ε
其中，δL为负荷系数，ε为输电线路及接续管训线机器人的平均效率；
P2＝P1tanθ
其中，P2为输电线路及接续管训线机器人工作的无功功率，tanθ为输电线路及接续管训线机器人功率因数角的正切值；
其中，P3为输电线路及接续管训线机器人工作的视在功率；
P＝P1+P2+P3
其中，P为输电线路及接续管训线机器人工作负荷。
作为本发明的一种优选技术方案：所述需要系数算法中，基于灰狼优化算法对有功功率同时系数δi进行寻优：
捕食过程中灰狼搜寻猎物的行为如下：
D＝|CXp(t)-X(t)|
X(t+1)＝Xp(t)-AD
其中，D为猎物的距离，Xp(t)为第t次算法迭代时的猎物的位置，X(t)、X(t+1)分别为第t次算法迭代、第t+1次算法迭代时灰狼的位置，t为算法迭代次数，C、A为系数向量；
C＝2r1
A＝2ar2-a
其中，r1、r2为[0，1]之间的随机向量，a为收敛因子，随t的值在2到0之间减小；
发现猎物位置时，β狼和γ狼在α狼的带领下逐渐包围猎物，对于每一只δ狼，根据下式计算其位置更新方向：
Dα＝|CαXα-X|
Dβ＝|CβXβ-X|
Dγ＝|CγXγ-X|
Xα1＝Xα-AαDα
Xβ1＝Xβ-AβDβ
Xγ1＝Xγ-AγDγ
其中，Dα、Dβ、Dγ分别为α狼、β狼、γ狼与其他个体间的距离，Cα、Cβ、Cγ分别为α狼、β狼、γ狼对应的随机变量，Xα、Xβ、Xγ分别为α狼、β狼、γ狼的当前位置，X为位置向量，Xα1、Xβ1、Xγ1分别为δ狼朝向α狼、β狼、γ狼前进的步长及方向，Aα、Aβ、Aγ分别为α狼、β狼、γ狼对应的系数向量；
再根据下式判断灰狼个体向猎物的移动方向：
其中，为迭代更新后灰狼个体的位置；
当猎物停止移动时，灰狼群体袭击猎物，使算法具有良好的局部精细搜索能力，采用非线性收敛因子测量平衡算法的全局和局部搜索能力：
其中，T为最大迭代次数；
其中，α狼带领其他灰狼的捕食过程中，迭代结束时对应的位置对应δi的最优值。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电能传输发送模块包括脉冲发生单元和无线发射单元。
本发明提供的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，与现有技术相比，其有益效果有：
1、本发明采用太阳能板与磁悬浮太阳能电机结合的方式，解决了太阳能板由于受能量转换率、气候环境等因素的限制供电效率低的问题，磁悬浮太阳能电机受光面积占比更大，供电效率更高。
2、本发明采用了需要系数算法计算载荷大小，并通过灰狼优化算法对载荷大小进行精细寻优，获取不同时刻的载荷大小，有助于系统供电判断的精确度。
3、本发明的蓄电单元采用感应耦合式充电方式，通过感应耦合，无接触式地传输能量。接触式充电方式采用传统的接触器，导体在内测，不会因多次插拔操作，引起机械磨损，导致接触松动，而不能有效传输电能，从而解决接触式充电方式的缺陷。
4、本发明采用电磁感应无线输电技术，将供能模块产生的能量以无线发射的方式传输巡线机器人上为其供电，通过增加新的供电来源，提高供电功率，解决了传统供电方式稳定性差，持续时间短的问题。
附图说明
图1为本发明优选实施例的系统框图；
图2为本发明优选实施例中供电流程图；
图3为本发明优选实施例中直流变换器电路图；
图4为本发明优选实施例中蓄电单元充电电路图；
图5为本发明优选实施例中蓄电单元放电电路图；
图6为本发明优选实施例中脉冲发生单元电路图；
图7为本发明优选实施例中功率放大电路图。
图中各个标记的意义为：1、供能模块；101、太阳能光伏组件；102、直流变换器；103、控制单元；104、蓄电单元；105、连接端子；106、配电箱；107、太阳能板；108、磁悬浮太阳能电动机；109、输入端Uin；110、输出端Uout；111、直流变换电路；112、光热敏传感器；113、MPPT控制器；114、蓄电池；115、充电电路；116、放电电路；117、超级电容；122、逆变器；123、感应耦合器；124、整流单元；
2、电能传输发射模块；201、脉冲发生单元；202、无线发射单元；207、功率放大电路；208、发射线圈。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明优选实施例提供了一种用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，包括供能模块1和电能传输发射模块2，所述供能模块1用于通过太阳能光伏发电系统为负载供电，所述电能传输发射模块2用于向负载无线传输供电模块1供电产生的电能。
所述供能模块1包括太阳能光伏组件101、直流变换器102、控制单元103、蓄电单元104、连接端子105和配电箱106；所述输出配电箱106和所述直流变换器102的输出端电性连接，所述输出配电箱106中设有用于连接电能传输发射模块2的连接端子105；所述电能传输发射模块2包括脉冲发生单元201、无线发射单元202，所述脉冲发生单元201与输出配电箱106电性连接，所述无线发射单元202与脉冲发生单元201电性连接；所述直流变换器102和太阳能光伏组件101的输出端、蓄电单元104电性连接。
所述太阳能光伏组件101包括太阳能板107和磁悬浮太阳能电动机108。
所述控制单元103包括光热敏传感器112和MPPT控制器113。
所述蓄电单元104包括蓄电池114、充电电路115、放电电路116、超级电容117、充电开关和放电开关，其中充电电路115包括逆变器122、感应耦合器123和整流单元124，蓄电池114和超级电容117与充电电路115和放电电路116电性连接，充电电路115的充电接口通过充电开关与直流变换器102的输出端电性连接，放电接口通过放电开关与直流变换器102的输出端电性连接，控制单元103的输出端分别与直流变换器102的控制端、充电开关的控制端、放电开关的控制端电性连接。
所述供能模块1判断当前的光照信号大小直至大于设定阈值时开启太阳能光伏组件101的供电，将光照信号和输电线路及接续管训线机器人工作负荷进行比较，当光照信号大于输电线路及接续管训线机器人工作负荷时，选择太阳能光伏组件101向输电线路及接续管训线机器人进行供电，并根据当前的光照信号计算当前供电负荷，若供电负荷大于输电线路及接续管训线机器人的负荷，则打开蓄电单元104中的充电开关，为蓄电单元104进行充电。
所述供能模块1中，通过需要系数算法计算输电线路及接续管训线机器人工作负荷，并与光照信号转化的电能进行比较。
所述需要系数算法具体如下：
其中，P1为输电线路及接续管训线机器人工作的有功功率，δi为有功功率同时系数，δ1为需要系数，Pi为输电线路及接续管训线机器人各项额定功率；
δi＝δ1·δL/ε
其中，δL为负荷系数，ε为输电线路及接续管训线机器人的平均效率；
P2＝P1tanθ
其中，P2为输电线路及接续管训线机器人工作的无功功率，tanθ为输电线路及接续管训线机器人功率因数角的正切值；
其中，P3为输电线路及接续管训线机器人工作的视在功率；
P＝P1+P2+P3
其中，P为输电线路及接续管训线机器人工作负荷。
所述需要系数算法中，基于灰狼优化算法对有功功率同时系数δi进行寻优：
捕食过程中灰狼搜寻猎物的行为如下：
D＝|CXp(t)-X(t)|
X(t+1)＝Xp(t)-AD
其中，D为猎物的距离，Xp(t)为第t次算法迭代时的猎物的位置，X(t)、X(t+1)分别为第t次算法迭代、第t+1次算法迭代时灰狼的位置，t为算法迭代次数，C、A为系数向量；
C＝2r1
A＝2ar2-a
其中，r1、r2为[0，1]之间的随机向量，a为收敛因子，随t的值在2到0之间减小；
发现猎物位置时，β狼和γ狼在α狼的带领下逐渐包围猎物，对于每一只δ狼，根据下式计算其位置更新方向：
Dα＝|CαXα-X|
Dβ＝|CβXβ-X|
Dγ＝|CγXγ-X|
Xα1＝Xα-AαDα
Xβ1＝Xβ-AβDβ
Xγ1＝Xγ-AγDγ
其中，Dα、Dβ、Dγ分别为α狼、β狼、α狼与其他个体间的距离，Cα、Cβ、Cγ分别为α狼、β狼、γ狼对应的随机变量，Xα、Xβ、Xγ分别为α狼、β狼、γ狼的当前位置，X为位置向量，Xα1、Xβ1、Xγ1分别为δ狼朝向α狼、β狼、γ狼前进的步长及方向，Aα、Aβ、Aγ分别为α狼、β狼、γ狼对应的系数向量；
再根据下式判断灰狼个体向猎物的移动方向：
其中，为迭代更新后灰狼个体的位置；
当猎物停止移动时，灰狼群体袭击猎物，使算法具有良好的局部精细搜索能力，采用非线性收敛因子测量平衡算法的全局和局部搜索能力：
其中，T为最大迭代次数；
其中，α狼带领其他灰狼的捕食过程中，迭代结束时对应的位置对应δi的最优值。
所述电能传输发送模块2包括脉冲发生单元201和无线发射单元202。
本实施例中，参照图1，供能模块1包括太阳能光伏组件101、直流变换器102、控制单元103、蓄电单元104、连接端子105和配电箱106。输出配电箱106和直流变换器102的输出端电性连接，输出配电箱106中设有用于连接电能传输发射模块2的连接端子105。电能传输发射模块2包括脉冲发生单元201、无线发射单元202，脉冲发生单元201与输出配电箱106电性连接，无线发射单元202与脉冲发生单元201电性连接。
参照图2，太阳能光伏组件101通过直流变换器102为电能传输发射模块2提供直流电源，同时输出端电路连接蓄电单元104。光照模式下检测当前的光照信号，判断光照信号是否大于预设的光照信号阀值，如果光照信号大于预设的光照信号阀值则开启太阳能光伏组件101的供电，根据当前的光照信号计算供电负荷，如果供电负荷大于电能传输发射模块2的传输输电线路及接续管训线机器人的工作负荷，则通过直流变换器102的输出端供电。
通过需要系数算法计算输电线路及接续管训线机器人工作负荷，并与光照信号转化的电能进行比较。设N＝6，共有六种设备在工作。
其中，P1为输电线路及接续管训线机器人工作的有功功率，δi为有功功率同时系数，δ1为需要系数，Pi为输电线路及接续管训线机器人各项额定功率；
δi＝δ1·δL/ε
其中，δL为负荷系数，ε为输电线路及接续管训线机器人的平均效率；
P2＝P1tanθ
其中，P2为输电线路及接续管训线机器人工作的无功功率，tanθ为输电线路及接续管训线机器人功率因数角的正切值；
其中，P3为输电线路及接续管训线机器人工作的视在功率；
P＝P1+P2+P3
其中，P为输电线路及接续管训线机器人工作负荷。
基于灰狼优化算法对有功功率同时系数δi进行寻优：
捕食过程中灰狼搜寻猎物的行为如下：
D＝|CXp(6)-X(6)|
X(7)＝Xp(6)-AD
其中，D为猎物的距离，Xp(6)为第6次算法迭代时的猎物的位置，X(6)、X(7)分别为第6次算法迭代、第7次算法迭代时灰狼的位置，C、A为系数向量；
C＝2r1
A＝2ar2-a
其中，r1、r2为[0，1]之间的随机向量，a为收敛因子，随迭代次数的值在2到0之间减小；
发现猎物位置时，β狼和γ狼在α狼的带领下逐渐包围猎物，对于每一只δ狼，根据下式计算其位置更新方向：
Dα＝|CαXα-X|
Dβ＝|CβXβ-X|
Dγ＝|CγXγ-X|
Xα1＝Xα-AαDα
Xβ1＝Xβ-AβDβ
Xγ1＝Xγ-AγDγ
其中，Dα、Dβ、Dγ分别为α狼、β狼、γ狼与其他个体间的距离，Cα、Cβ、Cγ分别为α狼、β狼、γ狼对应的随机变量，Xα、Xβ、Xγ分别为α狼、β狼、γ狼的当前位置，X为位置向量，Xα1、Xβ1、Xγ1分别为δ狼朝向α狼、β狼、γ狼前进的步长及方向，Aα、Aβ、Aγ分别为α狼、β狼、γ狼对应的系数向量；
再根据下式判断灰狼个体向猎物的移动方向：
其中，为迭代更新后灰狼个体的位置；
当猎物停止移动时，灰狼群体袭击猎物，使算法具有良好的局部精细搜索能力，采用非线性收敛因子测量平衡算法的全局和局部搜索能力：
其中，1000为最大迭代次数；
其中，α狼带领其他灰狼的捕食过程中，迭代结束时对应的位置对应δi的最优值。
输出最优δi值对应的有功功率，并最终输出输电线路及接续管训线机器人的工作负荷，并根据当前光照信号判断光照信号是否大于输电线路及接续管训线机器人的工作负荷，如果光照信号大于则开启太阳能光伏组件101的供电，根据当前的光照信号计算供电负荷，如果供电负荷大于电能传输发射模块2的载荷，即输出输电线路及接续管训线机器人的工作负荷，则通过直流变换器102的输出端供电，优先供应电能传输发射模块2使用，多余的能量利用MPPT控制器113对超级电容117进行高效率充电。电能传输发射模块2的载荷，则通过蓄电单元104向直流变换器102放电，优先使用超级电容117储存的能量为电能传输发射模块2供电，超级电容117能量用完，才会切换使用蓄电池114储存的能量。MPPT控制器113用于实时侦测光伏板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统达到最高的充电效率。
光照信号计算供电负荷的详细步骤为预先通过试验建立，太阳能光伏组件101在不同光照下的输出功率对应关系的光照-输出功率对应表。根据当前的光照信号查找光照-输出功率对应表，得到太阳能光伏组件101在当前的光照信号下的光照输出功率，将光照输出功率作为太阳能光伏组件101的供电负荷。
参照图3，直流变换器102包括输入端Uin109、输出端Uout110和直流变换电路111，输入端Uin109和太阳能光伏组件101的输出端电性连接，输出端Uout110分别与蓄电单元104、逆变器122电性连接。直流变换电路111，包括开关管Q118、二极管D119、电感L120和电容C121，输入端Uin109的正极通过开关管Q118和二极管D119的负极电性连接，开关管Q118的控制端与控制单元103电性连接。控制单元103包括光热敏传感器112和MPPT控制器113，光热敏传感器112的输出端与MPPT控制器113电性连接。
控制单元103根据当前的光照信号计算供电负荷，用于根据日照强度及电能传输发射模块2载荷的变化，对蓄电池114和超级电容117的工作状态进行切换和调节。如果供电负荷大于电能传输发射模块2的载荷，则控制单元103闭合蓄电单元104的充电开关、断开蓄电单元104的放电开关，通过直流变换器102的输出端给蓄电单元104进行充电；如果供电负荷小于电能传输发射模块2的载荷，则控制单元103断开蓄电单元104的充电开关、闭合蓄电单元104的放电开关，通过蓄电单元104向直流变换器102的输出端放电。
控制单元103一方面把调整后的电能直接送往电能传输发射模块2，另一方面把多余的电能送往蓄电单元104存储。发电量不能满足电能传输发射模块2需要时，把蓄电单元104存储的电能送往电能传输发射模块2，用于对光能发电输出的能量起到调节和平衡作用，保证了整个系统工作的连续性和稳定性。
直流变换电路111包括开关管Q118、二极管D119、电感L120和电容C121，输入端Uin109的正极通过开关管Q118和二极管D119的负极相连，开关管Q118的控制端与控制单元103电性连接。控制单元103判断光照信号是否大于预设的光照信号阀值，如果光照信号大于预设的光照信号阀值则发出信号控制开关管Q118，开启太阳能光伏组件101的供电，否则发出信号控制开关管Q118，关闭太阳能光伏组件101的供电。
蓄电单元104包括蓄电池114、充电电路115、放电电路116、超级电容117、充电开关和放电开关，参照图4、图5，其中充电电路115包括逆变器122、感应耦合器123和整流单元124，感应耦合器123包括电阻R125、电阻R126、电阻R127、电感L128、电感L129、电感L130、电容C131；整流单元124包括二极管D132、二极管D133、二极管D134、二极管D135。放电电路116包括电阻R136、电阻R137、电阻R138、电容C139、电容C140、稳压二极管D141、三极管Q142、三极管Q143、开关S144。蓄电池114和超级电容117与充电电路115和放电电路116电性连接，充电电路115的充电接口通过充电开关与直流变换器102的输出端电性连接，放电接口通过放电开关与直流变换器102的输出端电性连接，控制单元103的输出端分别与直流变换器102的控制端、充电开关的控制端、放电开关的控制端电性连接。
蓄电池充电电路115采用感应耦合式充电方式，充电源与蓄电单元104之间不采用直接电接触的方式，而采用由分离的高频变压器组合而成的方式，通过感应耦合，无接触式地传输能量。图中，输入电流经过整流后，通过高频逆变环节，传输通过感应耦合器123后传送到蓄电池114输入端，再给蓄电单元104充电。
蓄电池放电线路开关S144闭合后，由于蓄电池114初始满电量，蓄电池114的电压使稳压二极管D141反向导通，使三极管Q143基极有偏置电压，三极管Q143饱和导通。三极管Q143导通会使三极管Q142的基极也会有相应电流流过，三极管Q142也会饱和导通。这样蓄电池114就通过三极管Q142给负载供电。随着蓄电池114慢慢放电，电池电压开始降低，当下降到不足以使二极管D141反向导通时(过放保护电压以下)，三极管Q143截止，则三极管Q142也会截止。这三极管Q142的截止，切断了蓄电池114与负载的回路，保护了蓄电池114。
参照图6，脉冲发生单元201包括电路芯片203、电阻R204、电容C205、电感H206。无线发射单元202包括功率放大电路207、发射线圈208。
参照图7，功率放大电路207包括电阻R209、电阻R210、电阻R211、电阻R212、二极管D213、三极管Q214、MOS管Q215、MOS管Q216、电感H217、电感H218。
功率放大电路207将电路芯片203产生的脉冲功率放大，使发射线圈208产生磁场，当接收线圈靠近时，产生感应电流。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：包括：供能模块(1)和电能传输发射模块(2)，所述供能模块(1)用于通过太阳能光伏发电系统为负载供电，所述电能传输发射模块(2)用于向负载无线传输供电模块(1)供电产生的电能。
2.根据权利要求1所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述供能模块(1)包括太阳能光伏组件(101)、直流变换器(102)、控制单元(103)、蓄电单元(104)、连接端子(105)和配电箱(106)；所述输出配电箱(106)和所述直流变换器(102)的输出端电性连接，所述输出配电箱(106)中设有用于连接电能传输发射模块(2)的连接端子(105)；所述电能传输发射模块(2)包括脉冲发生单元(201)、无线发射单元(202)，所述脉冲发生单元(201)与输出配电箱(106)电性连接，所述无线发射单元(202)与脉冲发生单元(201)电性连接；所述直流变换器(102)和太阳能光伏组件(101)的输出端、蓄电单元(104)电性连接。
3.根据权利要求2所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述太阳能光伏组件(101)包括太阳能板(107)和磁悬浮太阳能电动机(108)。
4.根据权利要求3所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述控制单元(103)包括光热敏传感器(112)和MPPT控制器(113)。
5.根据权利要求4所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述蓄电单元(104)包括蓄电池(114)、充电电路(115)、放电电路(116)、超级电容(117)、充电开关和放电开关，其中充电电路(115)包括逆变器(122)、感应耦合器(123)和整流单元(124)，蓄电池(114)和超级电容(117)与充电电路(115)和放电电路(116)电性连接，充电电路(115)的充电接口通过充电开关与直流变换器(102)的输出端电性连接，放电接口通过放电开关与直流变换器(102)的输出端电性连接，控制单元(103)的输出端分别与直流变换器(102)的控制端、充电开关的控制端、放电开关的控制端电性连接。
6.根据权利要求5所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述供能模块(1)判断当前的光照信号大小直至大于设定阈值时开启太阳能光伏组件(101)的供电，将光照信号和输电线路及接续管训线机器人工作负荷进行比较，当光照信号大于输电线路及接续管训线机器人工作负荷时，选择太阳能光伏组件(101)向输电线路及接续管训线机器人进行供电，并根据当前的光照信号计算当前供电负荷，若供电负荷大于输电线路及接续管训线机器人的负荷，则打开蓄电单元(104)中的充电开关，为蓄电单元(104)进行充电。
7.根据权利要求6所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述供能模块(1)中，通过需要系数算法计算输电线路及接续管训线机器人工作负荷，并与光照信号转化的电能进行比较。
8.根据权利要求7所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述需要系数算法具体如下：
其中，P1为输电线路及接续管训线机器人工作的有功功率，δi为有功功率同时系数，δ1为需要系数，Pi为输电线路及接续管训线机器人各项额定功率；
δi＝δ1·δL/ε
其中，δL为负荷系数，ε为输电线路及接续管训线机器人的平均效率；
P2＝P1tanθ
其中，P2为输电线路及接续管训线机器人工作的无功功率，tanθ为输电线路及接续管训线机器人功率因数角的正切值；
其中，P3为输电线路及接续管训线机器人工作的视在功率；
P＝P1+P2+P3
其中，P为输电线路及接续管训线机器人工作负荷。
9.根据权利要求8所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述需要系数算法中，基于灰狼优化算法对有功功率同时系数δi进行寻优：
捕食过程中灰狼搜寻猎物的行为如下：
D＝|CXp(t)-X(t)|
X(t+1)＝Xp(t)-AD
其中，D为猎物的距离，Xp(t)为第t次算法迭代时的猎物的位置，X(t)、X(t+1)分别为第t次算法迭代、第t+1次算法迭代时灰狼的位置，t为算法迭代次数，C、A为系数向量；
C＝2r1
A＝2ar2-a
其中，r1、r2为[0，1]之间的随机向量，a为收敛因子，随t的值在2到0之间减小；
发现猎物位置时，β狼和γ狼在α狼的带领下逐渐包围猎物，对于每一只δ狼，根据下式计算其位置更新方向：
Dα＝|CαXα-X|
Dβ＝|CβXβ-X|
Dγ＝|CγXγ-X|
Xα1＝Xα-AaDa
Xβ1＝Xβ-AβDβ
Xγ1＝Xγ-AγDγ
其中，Dα、Dβ、Dγ分别为α狼、β狼、γ狼与其他个体间的距离，Cα、Cβ、Cγ分别为α狼、β狼、γ狼对应的随机变量，Xa、Xβ、Xγ分别为α狼、β狼、γ狼的当前位置，X为位置向量，Xa1、Xβ1、Xγ1分别为δ狼朝向α狼、β狼、γ狼前进的步长及方向，Aα、Aβ、Aγ分别为α狼、β狼、γ狼对应的系数向量；
再根据下式判断灰狼个体向猎物的移动方向：
其中，为迭代更新后灰狼个体的位置；
当猎物停止移动时，灰狼群体袭击猎物，使算法具有良好的局部精细搜索能力，采用非线性收敛因子测量平衡算法的全局和局部搜索能力：
其中，T为最大迭代次数；
其中，α狼带领其他灰狼的捕食过程中，迭代结束时对应的位置对应δi的最优值。
10.根据权利要求1所述的用于输电线路及接续管巡线机器人的无线供电系统，其特征在于：所述电能传输发送模块(2)包括脉冲发生单元(201)和无线发射单元(202)。
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