[发明专利]基于高压线取能的巡检无人机无线充电系统、装置及方法

说明书

本发明涉及无线充电技术领域，具体公开了基于高压线取能的巡检无人机无线充电系统、装置及方法，所述系统包括顺序连接的高压取电模块、无线电能传输模块、无人机充电模块，无线电能传输模块包括顺序连接的原边电压调整单元、耦合单元和副边电压调整单元，原边电压调整单元连接高压取电模块，副边电压调整单元连接无人机充电模块；耦合单元包括连接原边电压调整单元的发射线圈，连接无人机充电模块的接收线圈，以及排布在发射线圈与接收线圈之间的多级中继线圈。采用的多个中继线圈能够有效地提高传输距离，结合绝缘子结构，不仅可以保证高压侧与低压侧的绝缘距离要求，还减少了无线电能传输模块的体积和重量。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及基于高压线取能的巡检无人机无线充电系统、装置及方法。

背景技术

近年来，随着我国电网快速建设，各电压等级的输电线路迅速发展，为了保障电网的安全运行，电力巡检是一项必不可少的任务。与传统的人工巡检相比，无人机巡检省去了人工攀爬等一系列的高位复杂动作，对高压塔和电力线上特殊现象的观测可以通过无人机上的云台照相机去完成，因此具备安全、高效、精准的优势；其次，无人机可以在高空沿电力线路飞行，复杂的地面环境对无人机的巡检过程完全没有任何影响，大大提高了工作效率；另外，无人机的使用可以显著地减少巡检作业人员，大大节省了人力、物力资源。

目前无人机巡检方式存在的最大问题是电能不足导致工作时间短、检测线路距离较短。因此要想完全发挥无人机在电力巡检方面的优势，首先就要解决无人机的续航问题。目前无人机的续航问题解决办法主要有两类，一类是携带更多的电能，这样就意味着要带多块电池或者扩大电池体积，这样在一方面提升巡航距离的同时，也增加了无人机的重量；另一类是需要对无人机进行多次充电，传统的接触式充电技术意味着无人机在需要补充电能的时候返回降落到基站中，并人为为其充电，这种方式无疑大大增加了人力、物力成本及时间成本，严重制约了无人机在电力巡检中的应用。因此，上述两种巡检方式均不利于无人机自动电力巡检的发展方向。

相对于传统的接触式传导充电，无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,WPT)作为一种理想的电能传输方式，具有更高的安全性、便捷性，能为用电设备提供更加灵活的接入方式。把无线电能传输技术与无人机充电技术结合起来，可以发挥出无线电能传输技术巨大的优势。在杆塔上建立充电平台，从铺设的电路线路中通过电流互感器(Current Transformer,CT)取电到充电平台，然后无线传能至停靠在平台上的无人机，以实现电力巡检无人机的电能就地补充，可以有效解决无人机续航能力不足的问题，同时避免了人为干预，大大提升了巡检的效率，节约了人工成本。

目前已经出现了利用高压电缆的巡检无人机充电装置及方法等，参考专利《一种巡检无人机高压电缆无线充电装置及方法》(申请号：201811510643.5)，它是将磁共振式无线电能传输技术运用在电力巡检无人机的无线充电装置上，装置直接安装于高压电缆上，利用无需停电作业，使得无人机的续航更加便捷高效。在无人机与发射端距离较远的弱耦合条件下，负载和互感不断变化的过程中尽可能地保证较高的功率的传输能力。同时降低因耦合单元因互感和负载变化导致的无功损耗和确保控制系统输出电压恒定。

但该专利是针对传输距离较近、无人机悬停无线充电场合，充电平台不固定，系统稳定性低，无法抗偏移，传输效率不够高，传输距离不够远。

发明内容

本发明提供基于高压线取能的巡检无人机无线充电系统、装置及方法，解决的技术问题是，现有高压电缆的巡检无人机充电装置及方法，充电平台不固定，系统稳定性低，无法抗偏移，传输效率不够高，传输距离不够远。

为解决以上技术问题，本发明提供基于高压线取能的巡检无人机无线充电系统，包括顺序连接的高压取电模块、无线电能传输模块、无人机充电模块，所述无线电能传输模块包括顺序连接的原边电压调整单元、耦合单元和副边电压调整单元，所述原边电压调整单元连接所述高压取电模块，所述副边电压调整单元连接所述无人机充电模块；