[发明专利]一种基于高频电磁波吸收转化的电源供给系统

说明书

本发明公开了一种基于高频电磁波吸收转化的电源供给系统，利用吸收高压导线附近的高频电磁波，将其转换为电能进行存储在蓄电池内，并为输电杆塔上安装的监测装置提供稳定低压直流电能。110kV及以上电压等级输电线路正常运行时会由于电晕放电向周围空间发出MHz‑GHz级别的高频电磁波，本发明通过在杆塔导线附近安装小型化平板天线吸收上述电磁波，并通过高效整流电路将其转化为低压直流电流为DC12V蓄电池充电，该蓄电池可以为输电杆塔上安装的视频、微气象等在线监测装置提供电能供应。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，尤其涉及一种基于高频电磁波吸收转化的电源供给系统。

背景技术

高压输电线路采用A、B、C三相导线间隔悬挂在线路杆塔上，根据线路电压等级不同分为交流110kV、220kV、330kV、500kV和1000kV，导线上运行的电流在100A-300A之间。导线在输送高压电流时，不可避免的会在各类连接点处产生电晕放电，从而向周围空间散射高频电磁波，频率在MHz-GHz之间。此类高频电磁波随着与散射点距离的的增加而快速衰减，因此在距离导线数米远的杆塔处放置一种电磁波吸收装置，可最大程度的吸收该类电磁波。

此外，为实时掌握输电线路的运行状态，电力部门在杆塔上安装有视频、微气象等在线监测装置。上述装置一般采用太阳能板电池的方式供电，严重受制于天气因素的影响，在连续阴天或雨雪冰冻条件下，无法满足装置的电能需求，而此时恰恰是最需要获取线路运行状态数据的。可以说，各类塔上监测装置电源供应不足的问题严重制约了输电线路运维的技术发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于高频电磁波吸收转化的电源供给系统，能将高压输电线输送高压电流时产生的高频电磁波吸收，并转化为电能存储，解决了传统安装在输电线路杆塔处监测设备完全依赖太阳能板供电、受气候因素影响较大的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种基于高频电磁波吸收转化的电源供给系统，包括依次电性连接的天线单元(1)、整流器单元(2)、二极管负载单元(3)、中继电容器单元(4)、零偏压二极管整流器单元(5)和储能锂电池单元(6)，

天线单元(1)，吸收特定频率范围的空间电磁波；

整流器单元(2)，对天线单元(1)吸收的空间电磁波进行整流；

二极管负载单元(3)，降低电磁波的反射，增加吸收效率；

中继电容器单元(4)，对经二极管负载单元(3)输送的电流进行存储；

零偏压二极管整流器单元(5)，对低直流电压放大；

储能锂电池单元(6)，存储电压放大后的直流电。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述天线单元(1)包括若干阵列式的天线(10)，天线(10)为分形贴片天线。

进一步优选的，天线(10)采用介电常数为10.2的高介电常数材料制作，且上下表面各设置有一个覆盖层，覆盖层采用介电常数2.94的较低介电常数材料制作。

进一步优选的，所述天线单元(1)为3*3的平面天线阵列，阵列中的天线(10)的工作频率为3.7GHz，对于阵因子的目标函数为，

其中，M＝N＝3为阵元的行数和列数，j代表虚数，波数k＝2πf₀/c，f₀＝3.7GHz，c＝3*10⁸m/s，θ_i＝{1⁰,2⁰,…85⁰}，N_θ为关注θ角的个数。

更进一步优选的，9个天线(10)依次编号为1～9，其平面位置坐标如下，