[发明专利]一种基于线上取电的激光无线电力传输装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于线上取电的激光无线电力传输装置和方法，所述装置包括安装在输电线上的电能发射端和电能接收端，所述电能发射端包括线上感应取电模块、半导体激光器、通信模块、二维云台、光束整形模块、控制单元、视频图像模块和IMU模块；所述电能接收端包括四象限光电池板、DCDC模块、无线监测模块和电池。本发明解决了极端条件下杆塔上的在线监测装置无法获得太阳能供电的问题，可以在夜间和连续阴雨天为杆塔设备供电，无电力安全隐患，当有人员上塔时半导体激光器立刻停止出光，保障人员安全；可实现按需供电，装置轻巧方便，容易调节，成本低；瞄准更精确和容易。

技术领域

本发明属于输电设备技术领域，涉及一种基于线上取电的激光无线电力传输装置和方法。

背景技术

架空输电线在线监测是实时保障输电线工作正常运行的重要手段，在架空输电线中，大部分在线监测装置都安装在杆塔上，采用太阳能和储蓄电池进行供电。实际工作中，由于长时间连续阴雨天气，或设备本身功耗较高，会导致供电系统长期得不到太阳能充电，导致系统缺电关机，在一些重要的在线监测场景，将会导致严重的问题，例如，高危区域的防外破可视化监拍装置，基于激光雷达的防外破装置等。目前，CT在线取电技术趋于成熟，安装在架空输电线缆上的装置可以通过CT 取电获得持续供能，但考虑到绝缘安全要求，线上CT取电不能为杆塔上的装置直接有线供电，目前有一些新型绝缘子产品可以线上取电并从内部向杆塔供电，但这种产品普及率还比较低，绝大多数线路目前无法实现。

现有技术文件1（CN108667160A）公开了一种用于共享杆塔的超导激光无线供电装置，包括：激光发射器、激光矩阵以及光伏板，其中：所述激光矩阵设置有激光通道，所述激光发射器的激光输出端与所述激光矩阵的激光通道入口固定连接，所述激光矩阵的激光通道的出口正对所述光伏板接受激光光信号的一面。现有技术文件1通过将激光发射器直接与超特高压输电线连接，将电能转化为光能，激光发射器中产生的激光，再通过激光矩阵进行分散，将激光发射至光伏板上，光伏板将光能转为电能，激光具有单色性好、亮度高、相干性好等其它光源没有的特性，通过光伏板将光能转化为电能的效率高，从而实现为加挂在电力杆塔上的其它行业的装置进行无线供电。其不足之处在于激光发射器直接与超特高压输电线连接，利用超导储能器、超导电子约束器和自由电子激光发生器产生激光，这种激光系统实际实现难度大，市面上未见成熟商业产品，成本高，转化效率不确定，而且在对光伏板的瞄准方面没有进行设计，安装使用过程中存在问题。

现有技术文件2（CN206293958U）公开了一种用于风向风速监测站的激光光伏供电装置，其特征是，包括激光发射模块、光伏供电模块，其中：所述激光发射模块包括激光器、瞄准器、光束准直定向装置、光束定向平台，激光器、瞄准器、光束准直定向装置依次相连，安装在光束定向平台上；所述光伏供电模块包括激光光伏电池、整流稳压电路、蓄电池，激光光伏电池接收激光发射模块发出的激光光束并转换为电能，与整流稳压电路、蓄电池依次相连。其不足之处在于，现有技术文件2采用220V市电供电，是一种移动供电装置，主要为了满足一些装置的临时供电需求，无法满足输电线杆塔在线装置的紧急供电需求，不能解决线上供电问题；此外，现有技术文件2采用激光准直输出，光斑大小不可调节；采用二极管泵浦固体激光器，电光转换效率低；瞄准时整个激光器需要转动，更复杂而且不可靠。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于线上取电的激光无线电力传输装置和方法，解决安装于杆塔上的在线监测装置或其它装置在极端天气或其它极端情况下无法获得太阳能供电的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种基于线上取电的激光无线电力传输装置，所述装置包括电能发射端和电能接收端；

所述电能发射端挂接在输电线上，包括线上感应取电模块、半导体激光器、通信模块、二维云台、光束整形模块、控制单元；