[发明专利]单线电力系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域。更具体而言，本发明涉及一种电力传输系统，其仅使用单线电力传输线路，而消除了使用通常用作第二线路的地线或另外的线的需要。

背景技术

通常在书籍、文献和讲座中，作者将电路（A线路）的工作解释为电流通过一条线从发电机流向负载，然后通过另一条线回到的发电机的过程。但众所周知的是，自由电子相对缓慢地移动，而电能以光的速度传输。实际上现今的电线系统使用两个或更多的通道（线）以传输电能或信息。然而在这两个通道中存在着相同的信息。众所周知，有效功率（实际功率）不从负载返回到发电机。从这个角度来看，在电力系统中可以不需要第二通道。换言之，也许电力系统的线路可以为单线。

在现有技术中，尝试通过一条线进行电能传输。单线电能传输的首次应用是由Nikola Tesla在美国专利第1,119,736号和在英国专利第8,200号中公开的。另一种单线路传输技术被称为Goubau线路或简称G线路，其为一种在超高频和微波频率下使用的单线传输线路（参见Geog Goubau，“Surface waves and their Application to Transmission Lines”，应用物理杂志，卷21，1950年11月）。然而，G线路是一种波导，而不是在电路中的线。有基于由Stanislav和Konstantin Avramenko于1993年的俄罗斯专利申请[6-8}的实验。所有这些提案都是基于比如上变频或信号矫直的信号处理。这些处理影响传输信息并且导致功率损耗。

还存在仅使用一个导体的电力分配方法，但需要地面的参与。这种方法被称为单线接地回路（SWER）。然而，在这种系统中由于源产生的功率损耗了一半而实现电能传递的简化。

电能通过四条线传输的三相系统的优点是众所周知的。四条线的存在并不是三相系统的唯一缺点。另一个缺点可以是在该系统中两线之间的线路电压实质上是三个上述的相电压这样的现象。考虑到在线路中这样的电晕效应和额外的损耗，这可能具有负面影响。

本发明的一个目标是提供这样一种电力系统，其能够使用单线通道用于传输电能或信息，而没有信号形式变化和额外的损耗。

本发明的另一个目标是提供一种不使用地代替第二线的电力系统。

本发明的其他目标和优点将随着说明的进行而变得明显。

发明内容

本发明涉及一种单线电力传输线路系统，其包括：

a）电源，所述电源具有第一极和第二极；以及

b）相移装置，所述相移装置联接到所述电源的其中一极，于是所述相移装置偏移通过所述极传播的第一信号的相位，使得所述第一信号的经偏移的相位将与通过另一极传播的第二信号的相位基本上相同，并且使得具有与所述第二信号基本上相同的相位的经偏移的第一信号与所述第二信号相加，无论何时将两个极连接在一起以形成单线，产生的相加信号通过所述单线传播。

本发明进一步涉及一种单线电力传输线路系统，其包括两个相移装置，所述两个相位转移装置联接到所述电源的每一极，于是每个所述相移装置偏移通过所述极传播的第一信号的相位和通过另一极传播的第二信号的相位，使得两个信号的经偏移的相位将基本上相同，并且使得具有基本上相同的相位的经偏移的信号相加，无论何时将两个极连接在一起以形成单线，产生的相加信号通过所述单线传播。

根据本发明的实施方案，所述相移装置（多个相移装置）为反相器，所述反相器将其相应的极的相位偏移+90度、-90度或180度，使得具有基本上相同的相位的经偏移的信号（多个信号）相加。

根据本发明的实施方案，所述相移装置为具有反向绕组的变压器。

根据本发明的实施方案，所述两个相移装置中的一个为低通滤波器（LPF），并且另一个相移装置为高通滤波器（HPF）。

根据本发明的实施方案，所述相移装置相对于连接到源的另一极的线路的长度基本上为半周期延迟线路。例如，所述延迟线路为包括在位于金属垫上的电介质上的金属线的单端带状线。

根据本发明的实施方案，所述相移装置（多个相移装置）为适用于执行相移的数字模块。例如，所述数字模块为希耳伯特变换装置。

根据本发明的实施方案，所述相移装置作为连接的两个电容器，通过电键（keys）轮流给双极DC电源的输出之一充电，连接到所述电容器的电源的第二端部接地，在充电时接地的从源断开的电容器的端部连接到双极DC电源的另一个输出，并且连接到单线路的输入，所述电容器的另一端接地。