【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高压输电线路线载设备供电与通信，尤其涉及一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈。
技术介绍
1、据国家电网官方统计数据，截止2020年底，全国范围内累计建设高压输电线路长度35868公里。杆塔和输电线路通常布设于野外，所处地理环境和气候环境复杂多变，面临地震、山地滑坡、洪水、泥石流、冰雪、台风、雷雨等自然灾害冲击。为了实时了解输电线路的状态信息，预防电力灾害的发生，在线监测设备被大量应用到输电线路中。其中，包含安装于输电线路高压侧的高压线路温度在线监测装置、巡检机器人等监测设备等；以及安装于低压侧的雷电监测设备、杆塔倾斜监测设备等。
2、然而，输电线路高低压侧极大的电势差以及复杂的电磁环境为监测设备的供电与数据传输带来了挑战：
3、1)在供电方面，由于户外电源匮乏，通常采用光伏与蓄电池等新能源发电设备为在线监测设备提供电能，但光伏电源和蓄电池分别存在随机性以及维护成本高等问题。目前利用电流互感器从高压输电线路上取电，成为为在线监测设备稳定供电的方案。对于高压侧监测设备，同样位于高压侧的电流互感器可直接为其供电，但如何在保障绝缘等级的前提下向低压侧监测设备供电仍有问题。
4、2)类似地，在通信方面，高压侧监测设备需要将监测数据传输至低压侧上位机中进行存储或处理，同时上位机也需要向高压侧传感器下发配置指令，如何在保障绝缘等级的前提下，实现高低压侧之间的双工信号传输的问题也亟待解决。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术采用的
2、所述绝缘子高压端内嵌线圈包括十字磁芯、电能发射线圈、电能发射线圈补偿电容、上行数据发射线圈、上行数据发射线圈补偿电容、下行数据接收线圈、下行数据接收线圈补偿电容、高压端第一端子、高压端第二端子、高压端第三端子、高压端第四端子、高压端第五端子与高压端第六端子；
3、所述绝缘子中继内嵌线圈包括十字磁芯、电能中继线圈、电能中继线圈补偿电容、上行数据中继线圈、上行数据中继线圈补偿电容、下行数据中继线圈与下行数据中继线圈补偿电容；
4、所述绝缘子低压端内嵌线圈包括十字磁芯、电能接收线圈、电能接收线圈补偿电容、上行数据接收线圈、上行数据接收线圈补偿电容、下行数据发射线圈、下行数据发射线圈补偿电容、低压端第一端子、低压端第二端子、低压端第三端子、低压端第四端子、低压端第五端子与低压端第六端子；
5、所述电能发射线圈、电能中继线圈与电能接收线圈之间互相耦合，用于将电能由输电线路高压端向输电线路低压端无线传输；
6、所述上行数据发射线圈、上行数据中继线圈与上行数据接收线圈之间互相耦合，用于将上行数据由输电线路高压端向输电线路低压端无线传输；
7、所述下行数据接收线圈、下行数据中继线圈与下行数据发射线圈之间互相耦合，用于将下行数据由输电线路低压端向输电线路高压端无线传输；
8、所述电能发射线圈、电能中继线圈、电能接收线圈、上行数据发射线圈、上行数据中继线圈、上行数据接收线圈、下行数据接收线圈、下行数据中继线圈与下行数据发射线圈之间互相解耦，用于消除各线圈间的串扰。
9、进一步的，所述电能发射线圈、电能中继线圈与电能接收线圈之间互相耦合，用于将电能由高压端向低压端无线传输；
10、所述上行数据发射线圈、上行数据中继线圈与上行数据接收线圈之间互相耦合，用于将上行数据由高压端向低压端无线传输；
11、所述下行数据接收线圈、下行数据中继线圈与下行数据发射线圈之间互相耦合，用于将下行数据由低压端向高压端无线传输；
12、所述电能发射线圈、电能中继线圈、电能接收线圈、上行数据发射线圈、上行数据中继线圈、上行数据接收线圈、下行数据接收线圈、下行数据中继线圈与下行数据发射线圈之间互相解耦，用于消除各线圈间的串扰。
13、进一步的，所述电能发射线圈为圆形绕组，且半径小于绝缘子半径；所述电能发射线圈补偿电容与高压端第二端子串联连接，所述高压端第一端子与高压端第二端子与高频逆变器的输出端连接。
14、进一步的，所述电能发射线圈所在平面放置有十字磁芯；所述十字磁芯的水平磁棒上绕制有上行数据发射线圈；所述上行数据发射线圈补偿电容与高压端第五端子串联连接；所述高压端第五端子与高压端第六端子与第一功率放大器的输出端连接。
15、进一步的，所述十字磁芯的高压端垂直磁棒上绕制有下行数据接收线圈；所述下行数据接收线圈补偿电容与高压端第三端子串联连接；所述高压端第三端子、高压端第四端子与第二信号滤波器的输入端连接。
16、进一步的，所述电能接收线圈为圆形绕组，且半径小于绝缘子半径；所述电能接收线圈补偿电容与低压端第二端子串联连接；所述低压端第一端子、低压端第二端子与高频整流器的输入端连接。
17、进一步的，所述电能接收线圈所在平面放置有十字磁芯；所述十字磁芯的水平磁棒上绕制有上行数据接收线圈；所述上行数据接收线圈补偿电容与低压端第五端子串联连接；所述低压端第五端子与低压端第六端子与第一信号滤波器的输出端连接。
18、进一步的，所述十字磁芯的低压端垂直磁棒上绕制有下行数据发射线圈；所述下行数据发射线圈补偿电容与低压端第三端子串联连接；所述低压端第三端子、低压端第四端子与第二功率放大器的输出端链接。
19、进一步的，所述电能中继线圈为圆形绕组，且半径小于绝缘子半径；所述电能中继线圈补偿电容与电能中继线圈圆形绕组串联连接。
20、进一步的，所述电能中继线圈所在平面放置有十字磁芯；所述十字磁芯的中继端的水平磁棒上绕制有上行数据中继线圈；所述上行数据中继线圈补偿电容与上行数据中继线圈圆形绕组串联连接。
21、进一步的，所述十字磁芯的中继端垂直磁棒上绕制有下行数据中继线圈；所述下行数据中继线圈补偿电容与下行数据中继线圈圆形绕组串联连接。
22、本专利技术的有益效果是：
23、1、实现高效稳定的无线供电：
24、通过高频逆变器与电能传输线圈，将高压侧的能量无线传输到低压侧。无需物理连接线路，克服了传统供电方式中绝缘问题的挑战，为输电线路上的在线监测设备提供持续稳定的电力。同时高频整流器结合dc/dc变换器，提供了平稳的直流电源，确保监测设备的可靠运行，减少供电中断的可能性。
25、2、双向通信无接触、互不干扰：
26、正交型的上行和下行数据传输线圈结构，实现了上行和下行数据的双向通信，并且上下行信号传输通道独立，互不干扰。这样的解耦设计保证了数据传输的稳定性，使得监测数据和控制指令能够可靠传输。数据传输的中继设计增加了通信距离，使信号能够在复杂的输电线路环境中保持稳定。
27、3、有效避免电磁干扰：
28、电能传输系统和数据传输系统相互解耦，通过十字磁芯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，包括内嵌于绝缘子内部的绝缘子高压端内嵌线圈、绝缘子中继内嵌线圈与绝缘子低压端内嵌线圈，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能发射线圈(2)为圆形绕组，且半径小于绝缘子半径；所述电能发射线圈补偿电容(3)与高压端第二端子(9)串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能发射线圈(2)所在平面放置有十字磁芯(1)；所述十字磁芯(1)的水平磁棒上绕制有上行数据发射线圈(4)；所述上行数据发射线圈补偿电容(5)与高压端第五端子(12)串联连接。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述十字磁芯(1)的高压端垂直磁棒上绕制有下行数据接收线圈(6)；所述下行数据接收线圈补偿电容(7)与高压端第三端子(10)串联连接。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能接收线圈(20)为圆形绕组，且半径小于绝缘子半径；所
6.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能接收线圈(20)所在平面放置有十字磁芯(1)；所述十字磁芯(1)的水平磁棒上绕制有上行数据接收线圈(22)；所述上行数据接收线圈补偿电容(23)与低压端第五端子(30)串联连接。
7.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述十字磁芯(1)的低压端垂直磁棒上绕制有下行数据发射线圈(24)；所述下行数据发射线圈补偿电容(25)与低压端第三端子(28)串联连接。
8.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能中继线圈(14)为圆形绕组，且半径小于绝缘子半径；所述电能中继线圈补偿电容(15)与电能中继线圈(14)圆形绕组串联连接。
9.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能中继线圈(14)所在平面放置有十字磁芯(1)；所述十字磁芯(1)的中继端的水平磁棒上绕制有上行数据中继线圈(16)；所述上行数据中继线圈补偿电容(17)与上行数据中继线圈(16)圆形绕组串联连接。
10.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述十字磁芯(1)的中继端垂直磁棒上绕制有下行数据中继线圈(18)；所述下行数据中继线圈补偿电容(19)与下行数据中继线圈(18)圆形绕组串联连接。
...【技术特征摘要】
1.一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，包括内嵌于绝缘子内部的绝缘子高压端内嵌线圈、绝缘子中继内嵌线圈与绝缘子低压端内嵌线圈，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能发射线圈(2)为圆形绕组，且半径小于绝缘子半径；所述电能发射线圈补偿电容(3)与高压端第二端子(9)串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能发射线圈(2)所在平面放置有十字磁芯(1)；所述十字磁芯(1)的水平磁棒上绕制有上行数据发射线圈(4)；所述上行数据发射线圈补偿电容(5)与高压端第五端子(12)串联连接。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述十字磁芯(1)的高压端垂直磁棒上绕制有下行数据接收线圈(6)；所述下行数据接收线圈补偿电容(7)与高压端第三端子(10)串联连接。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能接收线圈(20)为圆形绕组，且半径小于绝缘子半径；所述电能接收线圈补偿电容(21)与低压端第二端子(27)串联连接。
6.根据权利要求1所述的一种绝缘子内嵌式无线供电与双工通信线圈，其特征在于，所述电能接...
【专利技术属性】
技术研发人员：王云柳，陈浩，伍晓璐，王亚莉，田峻，李根富，何立新，胡德峰，袁川，
申请(专利权)人：四川电力设计咨询有限责任公司，
类型：发明
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