一种变电站巡检机器人无线充电系统及其充电方法技术方案

本发明专利技术公开了一种变电站巡检机器人无线充电系统及充电方法，涉及无线充电领域。现有的无线充电系统没有考虑变电站输送功率、天气、设备信息、设备故障及缺陷信息，忽略了变电站不同运行工况下巡检要求有所不同。本系统包括大数据分析模块、云端、数据终端及无线充电装置；大数据分析模块根据历史数据和当下数据得出变电站处于特殊工况或普通工况，结果传送至云端，数据终端从云端获取数据，并传输给巡检机器人；巡检机器人在电量低于30%时开始充电，并根据工况选择充电模式；特殊工况选择快充模式，充电至60%时停止；普通工况选择慢充模式，充电至90%时停止。可有效适应变电站不同工况的巡检需求，保障特殊工况下的巡检时间，且对电池损伤小。

Wireless charging system and charging method for inspection robot in Substation

【技术实现步骤摘要】
一种变电站巡检机器人无线充电系统及其充电方法
本专利技术涉及无线充电领域，尤其涉及一种变电站巡检机器人无线充电系统。
技术介绍
无线电能传输技术起源于十九世纪末期，首先由尼古拉·特斯拉提出，鉴于其所具有的安全、便利、环境适应能力强等优势，以及可以解决某些特定场合的应用问题，而进入人们的视线，成为了当前电力电子领域的研究热点。无线电能传输系统主要分为电磁感应耦合式、磁共振耦合式、微波辐射式三种，其中，电磁感应耦合式无线电能传输系统由于其效率较高、结构简单得到广泛研究和应用。电磁感应耦合式无线电能传输系统向原边磁路机构中通入高频交流电，进而在空间中激发高频磁场，副边磁路机构通过电磁耦合方式从高频磁场中获取电能，实现了电能从原边装置向副边装置的非接触传输。大数据指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。利用大数据可以从不同类型的数据中总结出一定的规律，将其运用到变电站运维方面，可以发现不同设备故障、缺陷与变电站运行规律、天气因素、设备信息之间的关系。变电站巡检机器人可以自主巡检变电站，提高变电站运维水平，对保障变电站安全稳定运行有着积极的意义。变电站巡检机器人主要功能是抄录数据、测温，通过对数据分析，发现变电站设备存在的缺陷。不同工况下变电站设备的稳定性、可靠性不同，比如当变电站处于大功率运行工况下时，设备会承受较大的电流，此种工况下是设备出现缺陷的高峰期，已有缺陷也会加剧。雨、雪、大风、高温、低温情况下不同设备的可靠性和稳定性也会有不同程度的降低，设备也就更容易出现缺陷或者故障，故此种情况下需要对特定设备及时、全方位、全天候巡视。电池充电方式可以分为快充和慢充，快充对电池损伤大，尤其是在充电后期会加速电池极板的极化速度，故“浅充浅放，多次充电”在保证充电速度的同时，又可以有效缓解快充对电池的损伤。慢充功率较小，对电池损害小，且损害主要发生在后期，如果不对电池充满能够有效降低对电池的损害。现有文献介绍的无线充电系统多侧重于原副边定位技术、原副边通讯技术以及控制策略等，忽略了变电站不同运行工况下巡检要求有所不同，导致在设计无线充电系统时没有考虑变电站输送功率、天气因素、设备信息、设备故障及缺陷信息。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种变电站巡检机器人无线充电系统及其充电方法，以适应变电站不同运行工况的巡检需求为目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。一种变电站巡检机器人无线充电系统，包括根据历史数据和当下数据分析得出变电站所处工况的大数据分析模块、用于作为数据服务器的云端、用于将现场数据上传和将云端数据下载的数据终端及用于实现变电站巡检机器人无线充电的无线充电装置，所述的大数据分析模块与云端连接，所述的云端与数据终端连接，所述的数据终端与变电站巡检机器人无线连接，所述的无线充电装置与变电站巡检机器人通过电磁感应耦合方式实现无线电能传输连接，所述的变电站巡检机器人设有用于自主适应变电站所处工况的无线充电策略模块。通过大数据分析模块可方便地实现对变电站所处工况的分析，分析数据存储在云端，变电站巡检机器人从云端下载工况分析数据可方便地实现对变电站所处工况的判断，变电站巡检机器人通过无线充电策略模块可有效实现对不同工况的适应性充电，实现了对变电站输送功率、天气因素、设备信息、设备故障及缺陷信息的综合性考虑，实现变电站不同运行工况的巡检需求。作为优选技术手段：所述的无线充电装置包括1个副边装置和多个原边装置，所述的副边装置设于变电站巡检机器人底部，所述的原边装置分布于巡检区域内。可使变电站巡检机器人在巡检过程中就近充电，移动距离短，耗电量少，在充电过程中可监视充电区域附近设备。作为优选技术手段：所述原边装置包括220V工频电源、功率因数校正电路、高频逆变器、原边谐振补偿电路、原边磁路机构和原边无线通讯装置，所述的220V工频电源与功率因数校正电路连接，所述的功率因数校正电路与高频逆变器连接，所述的高频逆变器与原边无线通讯装置和原边谐振补偿电路连接，所述的原边谐振补偿电路与原边磁路机构连接。有效实现原边装置的电路结构。作为优选技术手段：所述的副边装置包括副边磁路机构、副边谐振补偿电路、副边整流电路、电池充电电路和副边无线通讯装置，所述的副边磁路机构与副边谐振补偿电路连接，所述的副边谐振补偿电路与副边整流电路连接，所述的副边整流电路与电池充电电路连接，所述的电池充电电路连接变电站巡检机器人，所述的变电站巡检机器人与副边无线通讯装置连接。有效实现副边装置的电路结构。作为优选技术手段：所述的原边磁路机构和副边磁路机构均包括线圈、铁氧体磁芯及铝板，所述的铁氧体磁芯和铝板设置电磁屏蔽，所述的线圈位于铁氧体磁芯上方，所述的铁氧体磁芯位于铝板上方，三者固定在一个塑料盒中，线圈引线引出塑料盒外。有效实现原边磁路机构和副边磁路机构的结构。作为优选技术手段：所述的电池充电电路包括快充和慢充两种不同电压功率电路。通过两种不同的充电模式可有效支持不同工况下的充电策略，快充对电池损伤大，尤其是在充电后期会加速电池极板的极化速度，故“浅充浅放，多次充电”在保证充电速度的同时，又可以有效缓解快充对电池的损伤。慢充功率较小，对电池损害小，且损害主要发生在后期，如果不对电池充满能够有效降低对电池的损害。作为优选技术手段：所述的原边谐振补偿电路和副边谐振补偿电路采用串联补偿、并联补偿或者串并联复合补偿拓扑电路结构。该三种拓扑结构均应用普遍，技术成熟。一种变电站巡检机器人无线充电系统的充电方法，包括以下步骤：1）当变电站巡检机器人检测到电池电量小于30%时，便根据自身定位寻找最近的原边充电装置；2）当变电站巡检机器人停在充电区域后，便进行变电站的工况判断，如果判断为特殊工况，则执行步骤3),如果判断为普通工况，则执行步骤4）；3）选择快充模式，向副边无线通讯装置发出开始快充信号，副边无线通讯装置将此信号发送给原边无线通讯装置，原边无线通讯装置根据信号向高频逆变器发出开始快充指令；4）选择慢充模式，向副边无线通讯装置发出开始慢充的信号，副边无线通讯装置将此信号发送给原边无线通讯装置，原边无线通讯装置根据信号向高频逆变器发出开始慢充指令；5）当充电完成以后，变电站巡检机器人向副边无线通讯装置发出停止充电信号，副边无线通讯装置将此信号发送给原边无线通讯装置，原边无线通讯装置向高频逆变器发出停止充电指令，变电站巡检机器人离开充电区域，继续巡检。该充电方法能有效的实现针对两种不同工况的适应性充电，能够有效实现变电站不同运行工况的巡检需求。作为优选技术手段：快充模式时，电池电量充至60%-80%时，充电结束；慢充模式时，电池电量充至80%-95%时，充电结束。实现快充和慢充两种充电结束的电池电量标准。作为优选技术手段：所述的特殊工况是指大数据分析模块根据历史数据以及变电站当下数据，得出变电站内若干设备容易出现故障或者缺陷的工作状况；所述的普通工况是指大数据分析模块根据历史数据以及变电站当下数据，得出变电站内所有设备出现故障或者缺陷概率较小的工作状况；分析结果由大数据分析模块传送至云端，数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站巡检机器人无线充电系统，其特征在于：包括根据历史数据和当下数据分析得出变电站所处工况的大数据分析模块（1）、用于作为数据服务器的云端（2）、用于将现场数据上传和将云端（2）数据下载的数据终端（3）及用于实现变电站巡检机器人（4）无线充电的无线充电装置（5），所述的大数据分析模块（1）与云端（2）连接，所述的云端（2）与数据终端（3）连接，所述的数据终端（3）与变电站巡检机器人（4）无线连接，所述的无线充电装置（5）与变电站巡检机器人（4）通过电磁感应耦合方式实现无线电能传输连接，所述的变电站巡检机器人（4）设有用于自主适应变电站所处工况的无线充电策略模块。

【技术特征摘要】
1.一种变电站巡检机器人无线充电系统，其特征在于：包括根据历史数据和当下数据分析得出变电站所处工况的大数据分析模块（1）、用于作为数据服务器的云端（2）、用于将现场数据上传和将云端（2）数据下载的数据终端（3）及用于实现变电站巡检机器人（4）无线充电的无线充电装置（5），所述的大数据分析模块（1）与云端（2）连接，所述的云端（2）与数据终端（3）连接，所述的数据终端（3）与变电站巡检机器人（4）无线连接，所述的无线充电装置（5）与变电站巡检机器人（4）通过电磁感应耦合方式实现无线电能传输连接，所述的变电站巡检机器人（4）设有用于自主适应变电站所处工况的无线充电策略模块。2.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人无线充电系统，其特征在于：所述的无线充电装置（5）包括1个副边装置和多个原边装置，所述的副边装置设于变电站巡检机器人（4）底部，所述的原边装置分布于巡检区域内。3.根据权利要求2所述的一种变电站巡检机器人无线充电系统，其特征在于：所述原边装置包括220V工频电源（501）、功率因数校正电路（502）、高频逆变器（503）、原边谐振补偿电路（504）、原边磁路机构（505）和原边无线通讯装置（506），所述的220V工频电源（501）与功率因数校正电路（502）连接，所述的功率因数校正电路（502）与高频逆变器（503）连接，所述的高频逆变器（503）与原边无线通讯装置（506）和原边谐振补偿电路（504）连接，所述的原边谐振补偿电路（504）与原边磁路机构（505）连接。4.根据权利要求3所述的一种变电站巡检机器人无线充电系统，其特征在于：所述的副边装置包括副边磁路机构（507）、副边谐振补偿电路（508）、副边整流电路（509）、电池充电电路（510）和副边无线通讯装置（511），所述的副边磁路机构（507）与副边谐振补偿电路（508）连接，所述的副边谐振补偿电路（508）与副边整流电路（509）连接，所述的副边整流电路（509）与电池充电电路（510）连接，所述的电池充电电路（510）连接变电站巡检机器人（4），所述的变电站巡检机器人（4）与副边无线通讯装置（511）连接。5.根据权利要求4所述的一种变电站巡检机器人无线充电系统，其特征在于：所述的原边磁路机构（505）和副边磁路机构（507）均包括线圈、铁氧体磁芯及铝板，所述的铁氧体磁芯和铝板设置电磁屏蔽，...

【专利技术属性】
技术研发人员：年长春，黄陆明，姚晖，曹力潭，刘永杰，沈正元，张健，石明垒，陈文强，步顺德，朱玉婷，王生琪，苗瑜，代顺锋，徐东东，蔡东伟，董今妮，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司检修分公司，国家电网有限公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33