CN203205991U - 一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,该系统通过大功率感应取电装置直接与高压输电电路相连,利用互感原理直接交流电能,然后通过大功率多路输出整流稳压装置整流稳压之后给它激式高频电源提供直流静置偏压;所述的它激式高频电源与无线电能传输能量发射器相连,基于磁耦合谐振技术将高频电能传输给无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置,最终实现为高压线路设备供电;本系统通过无线传输方式给在线监测设备供电,同时该系统重量轻,体积小,可直接悬挂于高压架空输电导线上、实现长距离、高可靠、高稳定供电。

Description

一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,属于无线电能传输技术领域。
背景技术
[0002] 近年来来,随着电力行业的飞速发展,电力系统朝着高电压、大容量的方向发展,保证电力系统的稳定运行越来越重要。一旦发生停电事故,将带来严重的后果。
[0003] 为预防灾难性事故的发生,及时反映电力设备运行状况,对电力设备进行状态监测和故障诊断就显得十分必要。输变电线路搭载的在线监测设备越来越多,覆盖面越来越广,使得设备对野外供电电源的要求越来越高。如何解决户外架空输变电线路在线监测设备的供电问题,成为制约在线监测技术发展的重要因素。
[0004]目前应用最多的供电方式是太阳能供电,但此方式受气候条件影响较大,并且缺乏长期免维护能力。激光供能在电子电流互感器和有源型光学电流互感器上得到了应用,但此类电源也不适合在野外工作。
实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中的不足,提供一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,该系统重量轻,体积小,可直接悬挂于高压架空输电导线上、实现长距离、高可靠、高稳定供电。
[0006] 为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,其包括大功率感应取电装置、大功率多路输出整流稳压装置、它激式高频电源、无线电能传输能量发射器、无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置,大功率感应取电装置从高压侧母线或线路上感应交流电压,感应的交流电输送到大功率多路输出整流稳压装置,大功率多路输出整流稳压装置将感应所得的交流电能整流为直流电,并转换输出多路电压分别给它激式高频电源提供直流偏执电压,它激式高频电源输出端与无线电能传输能量发射器相连,无线电能传输能量发射器产生大强度高频非辐射式电磁能量场,无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置接收上述电磁能量场,并调节使其达到谐振状态通过小功率整流稳压匹配装置整流稳压后供给在线监测设备。
[0007] 所述大功率多路输出整流稳压装置采用全桥不可控整流电路将感应所得的交流电能整流为直流电,并通过DC/DC转换器输出多路电压分别给它激式高频电源提供直流偏执电压。
[0008] 所述它激式高频电源为逐级功率放大模块,其包括毫瓦级信号发生器、瓦级功放模块及百瓦级功放模块三级放大电路。
[0009] 所述毫瓦级信号发生器采用石英晶体振荡器作为稳定的频率信号源,后接功放芯片和阻抗匹配网络输出毫瓦级功率,工作状态在甲类放大,接一二级匹配网络与第二级功放模块相连;其中第二级功放模块采用小功率场效应管单管放大输出,通过二三级间匹配网络与第三级功放模块相连,其中第三级功放模块采用大功率场效应管双管推挽输出,然后与无线电能传输能量发射器相连,产生大强度高频非辐射式电磁能量场。
[0010] 所述无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置包括能量接收系统和小功率整流稳压匹配装置,所述能量接收系统包括能量接收线圈、谐振频率补偿电容和能量耦合线圈,所述能量接收线圈接收无线电能传输能量发射器传输的能量,通过调节谐振频率补偿电容,使系统达到谐振状态通过能量耦合线圈,再通过小功率整流稳压匹配装置整流稳压后供给在线监测设备。
[0011] 实用新型与现有的高压在线检测设备供电系统最大区别如下三点:
[0012] (I)本实用新型直接从架空输电导线抽取电能,并用无线传输方式来给高压线路设备供电。
[0013] (2)本实用新型能量发射部分采用它激式高频电源,可通过改变石英晶振改变系统的谐振频率,同时设备体积小、重量轻可直接悬挂于高压线路上。
[0014] (3)本实用新型的逐级放大电路的静置偏压是通过大功率取能装置并经过多路输出整流稳压装置后获得。
[0015] 本实用新型供电系统的优点是:
[0016] (I)直接从架空输电导线抽取电能,然后通过无线传输方式传输给高压线路设备供电,适合长时间野外供电,同时由于没有加入线束,能够使系统稳定安全地工作在高压线路下。既能满足在线监测设备长期不间断运行的要求,同时供电电压稳定可靠,安装简单方便。
[0017] (2)采用它激式高频电源,可通过改变石英晶振改变系统的谐振频率,另外系统装置重量轻、体积小,且可直接悬挂于高压架空输电导线上,方便直接安装于高压线路下并进行长距离供电。
[0018] (3)无线传输方式采用谐振耦合方式,可实现中距离Im以上的供电,并且系统受环境气候影响很小,在风雨大雪天气中仍能正常工作,适合野外长时间、长距离供电。
附图说明
[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0020] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0021] 图2是本实用新型的大功率多路输出整流稳压装置示意图。
[0022] 图3是本实用新型的它激式高频电源结构示意图。
具体实施方式
[0023] 如图1所示,本实用新型应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统包括大功率感应取电装置1、大功率多路输出整流稳压装置2、它激式高频电源3、无线电能传输能量发射器4、无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置5。所述大功率感应取电装置I直接与高压输电电路相连,利用互感原理直接交流电能,然后通过大功率多路输出整流稳压装置2整流稳压之后给它激式高频电源3提供直流静置偏压;所述的它激式高频电源3与无线电能传输能量发射器4相连,基于磁耦合谐振技术将高频电能传输给无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置5,最终实现为高压线路设备供电。
[0024] 大功率感应取电装置I的一端为取能线圈103,利用互感原理,从高压侧母线或线路101上感应交流电压。
[0025] 如图2所示,所述大功率多路输出整流稳压装置采用全桥不可控整流电路21,将感应所得的交流电能整流为直流电,并通过DC/DC转换器22输出多路电压(不同等级)分别给它激式高频电源提供直流偏执电压。
[0026] 如图3所示,所述它激式高频电源是一个逐级功率放大模块,包括毫瓦级信号发生器31、瓦级功放模块32和百瓦级功放模块33共三级放大电路。
[0027] 其中毫瓦级信号发生器采用石英晶体振荡器作为稳定的频率信号源,后接功放芯片和阻抗匹配网络输出毫瓦级功率,工作状态在甲类放大,接一二级匹配网络与第二级功放模块相连。
[0028] 其中第二级功放模块(即瓦级功放模块32)采用小功率场效应管单管放大输出,通过二三级间匹配网络与第三级功放模块相连。
[0029] 其中第三级功放模块(即百瓦级功放模块33)采用大功率场效应管双管推挽输出,然后与无线电能传输能量发射器相连,产生大强度高频非辐射式电磁能量场。
[0030] 所述无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置由能量接收系统51和小功率整流稳压匹配装置52构成。所述能量接收系统51包括能量接收线圈511、谐振频率补偿电容512和能量耦合线圈513,通过调节谐振频率补偿电容512,使系统达到谐振状态通过能量耦合线圈513和小功率整流稳压匹配装置整流稳压成在线监测设备所需的电压后供给在线监测设备。
[0031] 上述实施例不以任何方式限制本实用新型,凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,其特征在于包括大功率感应取电装置(I)、大功率多路输出整流稳压装置(2)、它激式高频电源(3)、无线电能传输能量发射器(4)、无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置(5),大功率感应取电装置(I)从高压侧母线或线路(101)上感应交流电压,感应的交流电输送到大功率多路输出整流稳压装置(2),大功率多路输出整流稳压装置(2)将感应所得的交流电能整流为直流电,并转换输出多路电压分别给它激式高频电源(3)提供直流偏执电压,它激式高频电源(3)输出端与无线电能传输能量发射器(4)相连,无线电能传输能量发射器(4)产生大强度高频非辐射式电磁能量场,无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置(5)接收上述电磁能量场,并调节使其达到谐振状态通过小功率整流稳压匹配装置(5)整流稳压后供给在线监测设备(52)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,其特征在于:所述大功率多路输出整流稳压装置(2)采用全桥不可控整流电路(21)将感应所得的交流电能整流为直流电,并通过DC/DC转换器(22)输出多路电压分别给它激式高频电源提供直流偏执电压。
3.根据权利要求1所述的一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,其特征在于:所述它激式高频电源(3)为逐级功率放大模块,其包括毫瓦级信号发生器(31)、瓦级功放模块(32)及百瓦级功放模块(33)三级放大电路。
4.根据权利要求3所述的一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,其特征在于:所述毫瓦级信号发生器(31)采用石英晶体振荡器作为稳定的频率信号源,后接功放芯片和阻抗匹配网络输出毫瓦级功率,工作状态在甲类放大,接一二级匹配网络与第二级功放模块相连;其中第二级功放模块采用小功率场效应管单管放大输出,通过二三级间匹配网络与第三级功放模块相连,其中第三级功放模块采用大功率场效应管双管推挽输出,然后与无线电能传输能量发射器(4)相连,产生大强度高频非辐射式电磁能量场。
5.根据权利要求1所述的一种应用于高压线路设备供电的无线电能传输系统,其特征在于:所述无线电能传输能量接收器以及小功率整流稳压匹配装置(5)包括能量接收系统(52)和小功率整流稳压匹配装置(52),所述能量接收系统(51)包括能量接收线圈(511)、谐振频率补偿电容(512)和能量耦合线圈(513),所述能量接收线圈(511)接收无线电能传输能量发射器(4)传输的能量,通过调节谐振频率补偿电容(512),使系统达到谐振状态通过能量耦合线圈(513),再通过小功率整流稳压匹配装置(52)整流稳压后供给在线监测设备(53)。
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