[发明专利]一种500kV线路无线电能传输取电装置

说明书

技术领域

本发明属于电学电源技术领域，具体涉及一种500kV线路无线电能传输取电装置。

背景技术

传统的电力输送采用有线的方式实现，因此在电力的传输过程中不可避免的会产生传输损耗，同时线路老化、尖端放电等因素也易导致电火花，大大降低了设备供电的可靠性和安全性。

人类从刚开始利用电能时就期待着一种能实现将电力能量无线输送的方式。早在19世纪中后期，无线电能传输技术就被著名的电气工程师尼古拉·特斯拉提出，并进行了相关的实验研究。到20世纪初期，日本研究出可将能量以微波的形式发送出去的方式，在此基础上雷声公司又做了大量的研究工作，设计了一种效率高、架构简单的半导体二极管整流天线，可将微波能量转换成直流电，从此微波作为无线电能传输的一种重要方式被广泛研究。到目前为止，利用微波传输电能已经可以实现大功率、远距离的功率输送，与此同时激光作为一种新型的无线能量传输方式也被用来实现大功率远距离的能量传输。20世纪80年代，以电磁感应耦合方式为主的非接触能量传输技术开始被关注并得到了一定的应用，但感应式无线电能传输技术对磁路的设计要求苛刻，导致传输距离较低(多在厘米范围内)，导致该技术在大功率无线能量传输的应用中具有很大的局限性。

2007年麻省理工大学的物理学教授马林·索尔贾希克和他的研究团队利用磁场的谐振方式，构建了两个半径为30cm的发射和接收谐振器线圈，在1.9m之外成功点亮了60W的灯泡。该实验的实现不仅弥补了感应式无线电能传输技术中传输距离短的缺陷，将传输距离提高到米级范围，同时还极大地降低了能量传输对环境的影响(具有较低的电磁辐射)。

目前给高压线路监测设备供电的主流做法是在杆塔上安装太阳能电池或风力发电机，再加蓄电池储能以便在太阳能或风能不足时补充电能，但由于储能技术发展的不成熟，该电源装置的使用寿命较短，大面积的推广使用受到了阻碍，制约了输电线路智能化的发展。针对这种情形，设计出一种直接从输电线路上取能，并通过无线电能传输方式来实现对高压监测设备的可靠供电是有着重要意义的。

发明内容

为解决500kV线路监测设备的可靠供电问题，本发明提供一种500kV线路无线电能传输取电装置，可以实现对杆塔监测设备的稳定电能供应，响应快速，安装方便，经济适用。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种500kV线路无线电能传输取电装置，所述装置包括电能收集部分、频率控制部分、发射端保护部分、发射线圈部分、接收线圈部分、接收端保护部分、电源转换部分和电压控制部分；所述的电能收集部分与500kV分裂导线、频率控制部分以及发射端保护部分连接，所述的发射端保护部分和发射线圈部分与频率控制部分连接，所述的接收端保护部分和电源转换部分与接收线圈部分连接，所述的电源转换部分与电压控制部分、接收端保护部分连接。

所述电能收集部分通过卡扣与500kV四分裂导线连接并取能，为频率控制部分以及发射线圈部分提供电能。

所述频率控制部分采用AVR单片机控制，用于使发射线圈部分产生10kHz～50MHz频率范围内稳定的电磁场波，以供接收线圈部分接收能量。

所述发射线圈部分采用直径1.2mm磁镀导线，表面覆盖铁镍磁性介质，盘旋绕制成圆环状，内径200mm，外径300mm。

所述发射端保护部分采用保护间隙与电感串并联构成，保护频率控制部分和发射线圈部分免受过电压的冲击。

所述接收线圈部分接收到发射线圈部分产生的电磁波后发生谐振，将接收到的能量传递给电源转换部分。

所述接收端保护部分采用电容与电感串并联构成，保护电源转换部分不受过电压的冲击影响。

所述电源转换部分采用桥式整流电路和滤波电路，将脉动的直流电压变为波动小、平滑度高的直流电压。

所述电压控制部分采用23N50型MOSFET管并联的方式稳压控制，输出直流电压为24V，电流为3A。

所述AVR单片机具备了功能强、功耗小、高可靠性，实现了数据的超高速处理，用于控制发射线圈部分频率的调制，使得发射线圈部分与接收线圈部分发生同步谐振，实现最高效率的中程8m距离电能传输。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供500kV线路无线电能传输取电装置，适合于中远程距离的电能传输，较传统的电源取电装置，大大减小了设备的体积，安装简便，费用低廉。

(2)该装置的取电方式对传输介质的依赖小，方向性要求不高，无需繁杂的电缆线连接。