一种地线巡检机器人供电系统及供电方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地线巡检机器人供电系统，其特征在于：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。本发明专利技术地线巡检机器人供电系统，通过电流互感和磁共振无线传输，实现了地线巡检机器人的充电，同时基于无人机及时快速的进行高效的无线充电，整个系统操作简单，对巡检机器人影响小，充电效率高。

A power supply system and power supply method for ground line inspection robot

The invention discloses a wire inspection robot for power supply system, which comprises a power receiving end, storage containers, power transmitter and power pickup device; the power receiving end and the storage container is installed in the inspection robot; the energy transmitter and power pickup device installed on the UAV; the power receiver for receiving radio, charging for the storage container; the storage container for storing electricity; the power transmitter, used to convert electrical energy into energy transmission, wireless transmission; the power pickup device, used to obtain power from the transmission on the wire. The present invention wire inspection robot power supply system, through the current transformer and magnetic resonance wireless transmission, realizes the charging wire inspection robot, and wireless charging UAV quickly efficiently based on the whole system has the advantages of simple operation, small impact on the inspection robot, high charging efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种地线巡检机器人供电系统及供电方法
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：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。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术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。以上结构，在电能发射端中，功率变换器将直流电转换为高频交流电，高频交流电经过阻抗匹配电路，在发射线圈周围产生高频交变磁场，再通过共振线圈产生强度更高的磁场。进一步，所述功率变换器包括推挽式逆变拓扑电路和过零检测电路；所述所述推挽式逆变拓扑电路包括串接的开关管S1和S2，同时串接电感L1和L2组成回路。以上结构，推挽式逆变拓扑电路能够实现动态充电，由于无人机在空中不断的调整姿态，同时巡检机器人可能在行进，整个充电中，无人机与巡检机器人之间有运动，不能保持完全静止；当互感变化会导致谐振频率发生变化，导致发射线圈失谐，功率降低；推挽式逆变拓扑电路为动态调谐电路，动态调谐电路中的，开关管分别控制电感在正负本周期里的导通角，改变谐振补偿电路的容抗，保证谐振频率与工作频率一致；从而补偿谐振频率的变化，使系统在恒定工作频率下传输，提高耦合机构的无线传输能力。进一步，所述过零检测电路包括分压采样电路、超前校正电路和运算放大器；所述分压采样电路包括串接的电阻R1和R2，以及串接的R3和R4，两个串联电路并接；所述超前校正电路包括电阻R5和R6串接，电阻R5和电容C1并接。以上结构，为了实现动态调谐，需要对谐振电压进行过零检测，分压采样电路对交流谐振电压进行采样，由于控制电力存在多个节点，会导致采样信号和控制信号的延迟，因此采样信号需要相位超前校正。进一步，所述阻抗匹配电路包括二极管D6、电容C21、C22组成的回路，电容C21、C22之间连接电感L3，电感L3连接输出，二极管D6和电容C21之间连接输入电路。以上结构，在L型的阻抗匹配电路里添加了一个变容二极管,以作为匹配电路里的微调节器件,其呈现的电纳大小受控制电路的输出直流电压控制,因而可实现电路的自匹配。进一步，所述电能接收端包括共振线圈、接收线圈、高频整流电路和充电电路；所述高频整流电路包括整流电路和低通滤波电路；所述整流电路为由整流二极管D1、D2、D3和D4组成的桥式整流电路；所述低通滤波电路包括电感L4、L5和电容C3，L4和L5串联，L4和L5分别与C3并联。以上结构，接收端的共振线圈感应到高频磁场，再通过接收线圈拾取高频交变磁场，产生高频感应电压，通过高频整流电路后，得到直流工作电能，通过充电电路进行充电。本专利技术一种地线巡检机器人供电方法，包括以下步骤：S1：将无人机降落在输电线上，并通过夹持装置固定在输电线上；S2：打开卡扣，将磁芯套在输电母线上，闭合卡扣，进行互感拾取电能；S3：将无人机接近巡检机器人，通过电能发射端建立高频交变磁场；S4：巡检机器人的电能接收端接收电能，通过整流滤波转化成直流输出，为巡检机器人上的蓄能容器充电，蓄能容器为巡检机器人提供工作电源。以上方法，无人机通过电流互感和磁共振传输，将输电线母线上拾取的电能传输给巡检机器人，为巡检机器人充电。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地线巡检机器人供电系统，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种地线巡检机器人供电系统，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的地线巡检机器人供电系统，其特征在于：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。3.根据权利要求1所述的地线巡检机器人供电系统，其特征在于：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。4.根据权利要求1所述的地线巡检机器人供电系统，其特征在于：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。5.根据权利要求4所述的地线巡检机器人供电系统，其特征在于：所述功率变换器包括推挽式逆变拓扑电路和过零检测电路；所述所述推挽式逆变拓扑电路包括串接的开关管S1和S2，同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁伟，
申请(专利权)人：成都意町工业产品设计有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51