[发明专利]一种地线巡检机器人供电系统及供电方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线供电设备，尤其是一种地线巡检机器人供电系统及供电方法。

背景技术

传统的输电线路巡检方法主要以人工巡线为主，其巡线效率低，劳动强度大，工人经常野外工作，工作环境恶劣，并且跨越高山，密林，大河的输电线路档段 的巡检难度更大。采用直升机巡检效率较高，但是其经济效益差，并且容易忽略 输电线路的细微损坏。巡线机器人是一种用于巡检高压输电线路的特种机器人，可用于代替人工巡检，其巡检效率高，成像效果好，是机器人技术与输电线路巡 检技术发展相结合的必然趋势。

巡线机器人的行走，越障(通过直流电机和相关电路)以及检测(通过可见 光摄像头，红外成像仪等)都需要机器人自带的蓄电池进行供电。巡线机器人续航能力是机器人的关键技术指标，其直接决定巡线机器人的巡线里程及工作时间。 如果巡线机器人续航能力较低，则需要人工频繁上塔更换电池，给自动巡线带来极大不便。

巡线机器人重量以及体积的控制使其电池容量不能无限制扩大。因此，在现有电池容量最大化的前提下寻找出在线充能及节能的有效途径是提升巡线机器人续航能力的主要手段。

现有的巡检机器人的充电方式存在一些缺陷：

1、采用太阳能电池板，但太阳能电池板在长期工作一段时间后，就需要维护或更换，这在重要的输电线路上就需要停电，所以此种方法不可靠；

2、通过光纤进行激光供电，存在供电量小的缺点，且由于激光发射器、光纤、 光电转换器易老化，极易影响供电质量；

3、利用高压输电线的电流进行感应取电，即利用电流互感器从高压输电线进行感应取电。由于电流互感器一次侧电流变化很大，从数安培到数千安培变化，因此，在应用电流互感器实现电源时，需要考虑到线路的过电流、短路电流等非正常因素，还必须保证电流互感器二次侧电流稳定可靠。由于地线磁场信号相对导线较弱，故此种方法不适用于地线巡线机器人。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种地线巡检机器人供电系统，在无人机上设置电流互感器，拾取输电母线的电能，通过无人机缩短与巡检机器人之间的距离，实现无人机与巡检机器人之间的磁共振无线充电，将拾取的电能传输给巡检机器人，解决了地线巡检机器人能量补充的问题，地线巡检机器人通过无人机获取母线的电能，快速充电，提高续航能力。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种地线巡检机器人供电系统，包括电能接收端、蓄电容器、电能发射端和电能拾取装置；所述电能接收端和蓄电容器安装在巡检机器人上；所述电能发射端和电能拾取装置安装于无人机上；所述电能接收端，用于接收无线电能，为蓄电容器充电；所述蓄电容器，用于储存电量；所述电能发射端，用于将电能转换为传输能量，进行无线传输；所述电能拾取装置，用于从输电线上获取电能。

以上结构，无人机通过电能拾取装置获取母线的电能，并通过磁共振能量传输的方式将电能传输给巡检机器人，为巡检机器人续航，无人机能够实现电能拾取、无线电传输的功能，由于无人机能够飞行，能够克服地形的障碍，靠近巡检机器人，减小与巡检机器人之间的距离，从而提高无线充电的效率，并且无人机能够解决现有为巡检机器人充电装置安装和移动的不方便。

进一步，所述电能拾取装置包括电流互感器，所述电流互感器包括磁芯，磁芯上分别缠绕有线圈，线圈连接整流滤波电路，整流滤波电路连接冲击保护电路；所述冲击保护电路包括气体放电管、双向的瞬态抑制二极管和压敏电阻。

以上结构，磁芯和线圈组成的拾取线圈感应母线的磁场转化为电流，通过整流滤波电路和冲击保护电路，获得稳压电能；冲击保护电路能够保护后续电路的可靠性。

进一步，所述无人机底部设有两个支撑杆，支撑杆一端设有夹持装置，所述夹持装置，用于将无人机固定在输电线上；所述支撑杆上还连接有分支杆，分支杆一端连接有磁芯和卡扣；所述磁芯为开环式磁芯，设有两个开口，所述开口处设有卡扣，用于将磁芯形成闭环结构和分开。

以上结构，无人机上夹持装置的设置，能够将无人机固定在输电线上，既能保持无人机的稳定和安全，又能为感应拾能提供稳定的环境，避免拾能受环境的影响；磁芯和卡扣的设置能够实现电流互感器非常方便的套在输电线上，进行拾能，同时闭合磁芯后形成的感应结构，能够感应转化更多的电能，解决了现有电流互感装置不方便在高空输电线上的安装和取下的问题，不影响拾能效率。

进一步，所述电能发射端包括功率变换器、阻抗匹配电路、发射线圈和共振线圈。