【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高壓輸電線路線載設備供電與通信，尤其涉及一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈。
技術介紹
1、據國家電網官方統計數據，截止2020年底，全國范圍內累計建設高壓輸電線路長度35868公里。桿塔和輸電線路通常布設于野外，所處地理環(huán)境和氣候環(huán)境復雜多變，面臨地震、山地滑坡、洪水、泥石流、冰雪、臺風、雷雨等自然災害沖擊。為了實時了解輸電線路的狀態(tài)信息，預防電力災害的發(fā)生，在線監(jiān)測設備被大量應用到輸電線路中。其中，包含安裝于輸電線路高壓側的高壓線路溫度在線監(jiān)測裝置、巡檢機器人等監(jiān)測設備等；以及安裝于低壓側的雷電監(jiān)測設備、桿塔傾斜監(jiān)測設備等。
2、然而，輸電線路高低壓側極大的電勢差以及復雜的電磁環(huán)境為監(jiān)測設備的供電與數據傳輸帶來了挑戰(zhàn)：
3、1)在供電方面，由于戶外電源匱乏，通常采用光伏與蓄電池等新能源發(fā)電設備為在線監(jiān)測設備提供電能，但光伏電源和蓄電池分別存在隨機性以及維護成本高等問題。目前利用電流互感器從高壓輸電線路上取電，成為為在線監(jiān)測設備穩(wěn)定供電的方案。對于高壓側監(jiān)測設備，同樣位于高壓側的電流互感器可直接為其供電，但如何在保障絕緣等級的前提下向低壓側監(jiān)測設備供電仍有問題。
4、2)類似地，在通信方面，高壓側監(jiān)測設備需要將監(jiān)測數據傳輸至低壓側上位機中進行存儲或處理，同時上位機也需要向高壓側傳感器下發(fā)配置指令，如何在保障絕緣等級的前提下，實現高低壓側之間的雙工信號傳輸的問題也亟待解決。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術采用的
2、所述絕緣子高壓端內嵌線圈包括十字磁芯、電能發(fā)射線圈、電能發(fā)射線圈補償電容、上行數據發(fā)射線圈、上行數據發(fā)射線圈補償電容、下行數據接收線圈、下行數據接收線圈補償電容、高壓端第一端子、高壓端第二端子、高壓端第三端子、高壓端第四端子、高壓端第五端子與高壓端第六端子；
3、所述絕緣子中繼內嵌線圈包括十字磁芯、電能中繼線圈、電能中繼線圈補償電容、上行數據中繼線圈、上行數據中繼線圈補償電容、下行數據中繼線圈與下行數據中繼線圈補償電容；
4、所述絕緣子低壓端內嵌線圈包括十字磁芯、電能接收線圈、電能接收線圈補償電容、上行數據接收線圈、上行數據接收線圈補償電容、下行數據發(fā)射線圈、下行數據發(fā)射線圈補償電容、低壓端第一端子、低壓端第二端子、低壓端第三端子、低壓端第四端子、低壓端第五端子與低壓端第六端子；
5、所述電能發(fā)射線圈、電能中繼線圈與電能接收線圈之間互相耦合，用于將電能由輸電線路高壓端向輸電線路低壓端無線傳輸；
6、所述上行數據發(fā)射線圈、上行數據中繼線圈與上行數據接收線圈之間互相耦合，用于將上行數據由輸電線路高壓端向輸電線路低壓端無線傳輸；
7、所述下行數據接收線圈、下行數據中繼線圈與下行數據發(fā)射線圈之間互相耦合，用于將下行數據由輸電線路低壓端向輸電線路高壓端無線傳輸；
8、所述電能發(fā)射線圈、電能中繼線圈、電能接收線圈、上行數據發(fā)射線圈、上行數據中繼線圈、上行數據接收線圈、下行數據接收線圈、下行數據中繼線圈與下行數據發(fā)射線圈之間互相解耦，用于消除各線圈間的串擾。
9、進一步的，所述電能發(fā)射線圈、電能中繼線圈與電能接收線圈之間互相耦合，用于將電能由高壓端向低壓端無線傳輸；
10、所述上行數據發(fā)射線圈、上行數據中繼線圈與上行數據接收線圈之間互相耦合，用于將上行數據由高壓端向低壓端無線傳輸；
11、所述下行數據接收線圈、下行數據中繼線圈與下行數據發(fā)射線圈之間互相耦合，用于將下行數據由低壓端向高壓端無線傳輸；
12、所述電能發(fā)射線圈、電能中繼線圈、電能接收線圈、上行數據發(fā)射線圈、上行數據中繼線圈、上行數據接收線圈、下行數據接收線圈、下行數據中繼線圈與下行數據發(fā)射線圈之間互相解耦，用于消除各線圈間的串擾。
13、進一步的，所述電能發(fā)射線圈為圓形繞組，且半徑小于絕緣子半徑；所述電能發(fā)射線圈補償電容與高壓端第二端子串聯連接，所述高壓端第一端子與高壓端第二端子與高頻逆變器的輸出端連接。
14、進一步的，所述電能發(fā)射線圈所在平面放置有十字磁芯；所述十字磁芯的水平磁棒上繞制有上行數據發(fā)射線圈；所述上行數據發(fā)射線圈補償電容與高壓端第五端子串聯連接；所述高壓端第五端子與高壓端第六端子與第一功率放大器的輸出端連接。
15、進一步的，所述十字磁芯的高壓端垂直磁棒上繞制有下行數據接收線圈；所述下行數據接收線圈補償電容與高壓端第三端子串聯連接；所述高壓端第三端子、高壓端第四端子與第二信號濾波器的輸入端連接。
16、進一步的，所述電能接收線圈為圓形繞組，且半徑小于絕緣子半徑；所述電能接收線圈補償電容與低壓端第二端子串聯連接；所述低壓端第一端子、低壓端第二端子與高頻整流器的輸入端連接。
17、進一步的，所述電能接收線圈所在平面放置有十字磁芯；所述十字磁芯的水平磁棒上繞制有上行數據接收線圈；所述上行數據接收線圈補償電容與低壓端第五端子串聯連接；所述低壓端第五端子與低壓端第六端子與第一信號濾波器的輸出端連接。
18、進一步的，所述十字磁芯的低壓端垂直磁棒上繞制有下行數據發(fā)射線圈；所述下行數據發(fā)射線圈補償電容與低壓端第三端子串聯連接；所述低壓端第三端子、低壓端第四端子與第二功率放大器的輸出端鏈接。
19、進一步的，所述電能中繼線圈為圓形繞組，且半徑小于絕緣子半徑；所述電能中繼線圈補償電容與電能中繼線圈圓形繞組串聯連接。
20、進一步的，所述電能中繼線圈所在平面放置有十字磁芯；所述十字磁芯的中繼端的水平磁棒上繞制有上行數據中繼線圈；所述上行數據中繼線圈補償電容與上行數據中繼線圈圓形繞組串聯連接。
21、進一步的，所述十字磁芯的中繼端垂直磁棒上繞制有下行數據中繼線圈；所述下行數據中繼線圈補償電容與下行數據中繼線圈圓形繞組串聯連接。
22、本專利技術的有益效果是：
23、1、實現高效穩(wěn)定的無線供電：
24、通過高頻逆變器與電能傳輸線圈，將高壓側的能量無線傳輸到低壓側。無需物理連接線路，克服了傳統供電方式中絕緣問題的挑戰(zhàn)，為輸電線路上的在線監(jiān)測設備提供持續(xù)穩(wěn)定的電力。同時高頻整流器結合dc/dc變換器，提供了平穩(wěn)的直流電源，確保監(jiān)測設備的可靠運行，減少供電中斷的可能性。
25、2、雙向通信無接觸、互不干擾：
26、正交型的上行和下行數據傳輸線圈結構，實現了上行和下行數據的雙向通信，并且上下行信號傳輸通道獨立，互不干擾。這樣的解耦設計保證了數據傳輸的穩(wěn)定性，使得監(jiān)測數據和控制指令能夠可靠傳輸。數據傳輸的中繼設計增加了通信距離，使信號能夠在復雜的輸電線路環(huán)境中保持穩(wěn)定。
27、3、有效避免電磁干擾：
28、電能傳輸系統和數據傳輸系統相互解耦，通過十字磁芯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，包括內嵌于絕緣子內部的絕緣子高壓端內嵌線圈、絕緣子中繼內嵌線圈與絕緣子低壓端內嵌線圈，其特征在于，
2.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能發(fā)射線圈(2)為圓形繞組，且半徑小于絕緣子半徑；所述電能發(fā)射線圈補償電容(3)與高壓端第二端子(9)串聯連接。
3.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能發(fā)射線圈(2)所在平面放置有十字磁芯(1)；所述十字磁芯(1)的水平磁棒上繞制有上行數據發(fā)射線圈(4)；所述上行數據發(fā)射線圈補償電容(5)與高壓端第五端子(12)串聯連接。
4.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述十字磁芯(1)的高壓端垂直磁棒上繞制有下行數據接收線圈(6)；所述下行數據接收線圈補償電容(7)與高壓端第三端子(10)串聯連接。
5.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能接收線圈(20)為圓形繞組，且半徑小于絕緣子半徑；所
6.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能接收線圈(20)所在平面放置有十字磁芯(1)；所述十字磁芯(1)的水平磁棒上繞制有上行數據接收線圈(22)；所述上行數據接收線圈補償電容(23)與低壓端第五端子(30)串聯連接。
7.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述十字磁芯(1)的低壓端垂直磁棒上繞制有下行數據發(fā)射線圈(24)；所述下行數據發(fā)射線圈補償電容(25)與低壓端第三端子(28)串聯連接。
8.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能中繼線圈(14)為圓形繞組，且半徑小于絕緣子半徑；所述電能中繼線圈補償電容(15)與電能中繼線圈(14)圓形繞組串聯連接。
9.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能中繼線圈(14)所在平面放置有十字磁芯(1)；所述十字磁芯(1)的中繼端的水平磁棒上繞制有上行數據中繼線圈(16)；所述上行數據中繼線圈補償電容(17)與上行數據中繼線圈(16)圓形繞組串聯連接。
10.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述十字磁芯(1)的中繼端垂直磁棒上繞制有下行數據中繼線圈(18)；所述下行數據中繼線圈補償電容(19)與下行數據中繼線圈(18)圓形繞組串聯連接。
...【技術特征摘要】
1.一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，包括內嵌于絕緣子內部的絕緣子高壓端內嵌線圈、絕緣子中繼內嵌線圈與絕緣子低壓端內嵌線圈，其特征在于，
2.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能發(fā)射線圈(2)為圓形繞組，且半徑小于絕緣子半徑；所述電能發(fā)射線圈補償電容(3)與高壓端第二端子(9)串聯連接。
3.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能發(fā)射線圈(2)所在平面放置有十字磁芯(1)；所述十字磁芯(1)的水平磁棒上繞制有上行數據發(fā)射線圈(4)；所述上行數據發(fā)射線圈補償電容(5)與高壓端第五端子(12)串聯連接。
4.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述十字磁芯(1)的高壓端垂直磁棒上繞制有下行數據接收線圈(6)；所述下行數據接收線圈補償電容(7)與高壓端第三端子(10)串聯連接。
5.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能接收線圈(20)為圓形繞組，且半徑小于絕緣子半徑；所述電能接收線圈補償電容(21)與低壓端第二端子(27)串聯連接。
6.根據權利要求1所述的一種絕緣子內嵌式無線供電與雙工通信線圈，其特征在于，所述電能接...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王云柳，陳浩，伍曉璐，王亞莉，田峻，李根富，何立新，胡德峰，袁川，
申請(專利權)人：四川電力設計咨詢有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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