[发明专利]应用于电网输电线路监测设备的微波无线供电系统及方法

说明书

本申请提供一种应用于电网输电线路监测设备的微波无线供电系统与方法，该系统包括高电位微波发射部分和/或低电位接收整流部分，还包括在线仿真模块，所述在线仿真模块用于对所述高电位微波发射部分和低电位接收整流部分中电路拓扑结构和电子元器件进行模拟仿真；其中高电位发射模块包括感应取电线路、发射端电能变换电路、微波源和发射天线，低电位接收模块包括接收天线、阻抗匹配网络和整流滤波电路；所述整流滤波电路输出端连接电网线路监测设备的电源输入端；本系统结构灵活，系统紧凑，可实现小型化集成，可根据实际输电线路高低电位间设备供电工作条件，选择更加合适的远程无线供电结构，后期改进及维护成本也可以得到有效控制。

技术领域

本发明属于微波频段电磁波传输及能量转换技术领域，尤其涉及一种应用于电网输电线路监测设备的微波无线供电系统及方法。

背景技术

目前随着我国电力工业的迅猛发展，电力系统的安全运行越来越重要，远距离超高压的输电方式是电力系统的大动脉，其运行安全直接决定了电力系统的安全和效益，为了使电网逐步走向自动化和智能化，需要依靠大量的监测设备和传感器，国内外传统的处理方式主要有以下三种：一是太阳能供电方式，太阳能作为一种可再生的清洁能源，此方法供电质量易受天气的影响，而且蓄电池的寿命与充放电循环次数有关，理论下寿命为2-3年，考虑到恶劣的气候条件下，寿命会更短；二是光纤激光供能方式，在低压端利用激光发生器发光，通过光纤将能量传输至高压端，再用光电转换器将光能转换为电能给监测设备供电，其优点是通过光纤传输能量，不受电磁扰动和电网波动的影响，但其价格昂贵、效率低和功率小，并不适合偏僻地方使用；三是利用电流和电压互感器线路供能，此种方式容易造成谐波或高压尖脉冲，从而可能对监控设备带来严重的干扰和损坏。虽然每个方法有各自独特的优势，但或多或少都有着较大的缺点和制约因素，所以研究新的供电方法成为当今社会的迫切需求。

无线输电技术为解决上述提供了新的思路，将高低电位间进行了空间上的隔离，目前应用最为广泛的无线输能技术为磁共振无线电能传输技术，但磁共振方式仍然属于近场能量传输，其技术原理决定了在较远距离下传输时的效率迅速降低，其有效传输距离基本在米级范围。而无线电能传输技术应用于高低电位间能量传输时，又需要满足高电压等级的最小安全距离要求，220kV以上高压输电领域，最小安全距离为3米，对应无线输电距离大于3米，磁共振耦合方式即难以应用于高电压等级输电领域的在线监测装置供电的应用场景，例如专利号为CN201210301956.6名称为一种基于无线输电技术的在线监测设备供电系统中，采用发射线圈与接收线圈，谐振耦合进行无线输电的方式，也是只能解决近距离的传输，对于远距离传输，线圈需要做的足够大，安装不方便，不适合大范围推广使用。例如在专利号为CN201710039958.5名称为一种高压在线监测设备无线供电方法及装置的专利中，则是采用在发射线圈、接收线圈之间，设置中继线圈的方式，实现远距离传输，传输距离较远时，需要设置的中继线圈较多，成本巨大，施工困难，同样不能满足需要。因此，需要采用高效率且具备远程传输的无线供电形式，因此一种应用于电网输电线路监测设备的微波无线供电方法可以解决磁共振距离近的缺陷，对线路监测设备的长期稳定供电具有重要意义。

发明内容

为了解决以上问题，本申请提供一种应用于电网输电线路监测设备的微波无线供电方法及系统，可在有线方式受局限和高低电位传输时有效安全距离不足的高压电网监测设备等复杂场景下供电发挥重要作用。