一种高压输电线路巡检用无人机的充电平台

摘要

本发明涉及一种高压输电线路巡检用无人机的充电平台，包括电流互感机构、整流稳压模块以及充电平台，所述电流互感机构用于从高压输电线路获取电能；电流互感机构的输出端与整流稳压模块的输入端相连，整流稳压模块的输出端与充电平台输入端相连，在充电平台的顶面安装多个磁吸充电装置以及多个红外发射器，在多旋翼无人机上对应安装磁性金属触点和接收器，在充电平台的底面安装固定机构。本发明实现了不需要额外安装机械固定装置，即可保证无人机在充电平台上稳定充电，只要输电线路本体中始终流过稳定的电流本装置就可以为进行高压输电线路巡检的多旋翼无人机自动充电。

说明书

技术领域

本发明属于多旋翼无人机领域，涉及多旋翼无人机充电装置，尤其是一种高压输电线路巡检用无人机的充电平台。

背景技术

近年来，随着电网规模扩大，高压输电线路设备量大量增加，传统人工巡视的方法效率低下，已经无法满足现有线路运维的要求。取而代之的，无人机作为一种新兴技术，已经被广泛运用于高压输电线路巡检，它具有巡视效率高、巡视精度高、不受地形限制以及经济成本低等优势。但是，在利用其进行线路巡检作业的过程中，由于飞行距离较长，无人机起飞时电池初始的电量无法满足较长距离飞行的要求，在其飞行过程中需要降落到地面由无人机操控人员手动更换电池，方能继续飞行，无人机户外即时充电就显得尤为重要。

目前，无人机充电技术分为户内充电和户外充电。户内充电即传统的人工充电方式，需要无人机操控人员提前在户内为无人机备用电池充好电，到达作业现场后进行手动更换。户外充电大多为安装在高压输电杆塔顶部的集成化无人机机巢，内部为复杂的机械结构，系统可靠性低，检修难度大，成本高昂。同时，该技术也面临着将电能由高电位(输电线路本体)传输至地电位(高压输电杆塔)的困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种高压输电线路巡检用无人机的充电平台，能为无人机在巡检过程中自动充电。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种高压输电线路巡检用无人机的充电平台，包括电流互感机构、整流稳压模块以及充电平台，所述电流互感机构用于从高压输电线路获取电能；电流互感机构的输出端与整流稳压模块的输入端相连，整流稳压模块的输出端与充电平台输入端相连，在充电平台的顶面安装多个磁吸充电装置以及多个红外发射器，在充电平台的底面安装固定机构。

而且，所述电流互感机构由环形磁芯以及二次线圈组成，在环形磁芯上缠绕多匝二次线圈，二次线圈的两端连接整流稳压模块的输入端。

而且，所述整流稳压模块包括依次连接的过电压冲击保护电路、滤波整流电路和稳压输出电路。

而且，所述过电压冲击保护电路采用双向瞬态抑制二极管构成，双向瞬态抑制二极管并联在电流互感机构上。

而且，所述稳压输出电路包括DC-DC变换器和输出电容，DC-DC变换器的输入端与滤波整流电路输出端相连，DC-DC变换器输出端与输出电容输入端相连，输出电容输出端与充电平台相连。

而且，所述磁吸充电装置的顶部为具有磁性且极性相同的金属触点。

而且，所述固定机构包括支撑杆和U型螺栓，支撑杆为多个，线性排列安装在充电平台的底面，在每一支撑杆的底面均固装一U型螺栓。

而且，在支撑杆与充电平台之间安装稳定机构。

而且，所述稳定机构包括稳定杆、弹簧减震器和轴，在每个支撑杆的顶端均铰装一稳定杆，所述稳定杆主体呈U型，稳定杆的水平部中心位置与支撑杆的顶端通过轴连接，在每个稳定杆的两个顶面分别安装一个弹簧减震器，弹簧减震器的顶面固装在充电平台的底面。

本发明的优点和积极效果是：

1.本发明通过在充电平台上安装磁吸充电装置和红外发射器，在无人机上对应安装磁性金属触点和接收器，实现了不需要额外安装机械固定装置，即可保证无人机在充电平台上稳定充电，同时具有磁性的磁吸充电装置和磁性金属触点能将无人机固定在充电平台上，保证无人机充电期间不会意外掉落。

2.本发明通过将充电平台安装在高压输电线路本体的耐张线夹上，实现了不需要将电流互感机构从线路本体获取的电能传输至低电位(高压输电杆塔)，即可为无人机在巡检过程中自动充电。

3.本发明在充电平台的底面安装弹簧减震器，弹簧减震器内部多个减震弹簧上下运动抵消线路本体的纵向震动，在支撑杆顶端通过轴安装一个稳定杆，当线路本体遇到风偏扰动时，线路本体耐张线夹带动下半部支撑杆通过轴转动，抵消横向受到的扰动。

附图说明

图1为充电平台、稳定机构、固定机构的连接主视示意图；

图2为图1的右视示意图；

图3为充电平台的立体结构示意图；

图4为电流互感机构结构示意图；

图5为整流稳压模块连接示意图；

图6为充电平台的电路连接示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种高压输电线路巡检用无人机的充电平台，包括电流互感机构、整流稳压模块以及充电平台1，所述电流互感机构由环形磁芯10以及铜质二次线圈9组成，环形磁芯套装在高压输电线路本体11上，利用电磁感应原理，从输电线路本体获取电能，环形磁芯采用硅钢制成，为了便于环形磁芯的安装，优选可以将其制成两个半圆环形磁芯，然后对接套在高压输电线路本体上，由于空气不是磁性物质，磁导率远小于硅钢片磁芯，因此安装时应尽量将两个半圆环形磁芯贴紧，不留缝隙。在环形磁芯上缠绕多匝铜质二次线圈。

所述的整流稳压模块如图5所示，包括过电压冲击保护电路14、滤波整流电路15和稳压输出电路16，所述过电压冲击保护电路由双向瞬态抑制二极管(TVS)构成，双向瞬态抑制二极管(TVS)并联在电流互感机构上，即铜质二次线圈的两端分别连接双向瞬态抑制二极管(TVS)的输入端和输出端。过电压冲击保护电路能够保护整流稳压模块，高压输电线路本体作为传输电能的介质，容易遭受雷击、外力破坏等故障的影响，此外，由于电力系统负荷处于动态变化的状态，高压输电线路本体的电压也是实时变化的，整流稳压模块有可能遭受瞬时过电压的冲击，双向瞬态抑制二极管(TVS)能够将瞬时冲击电压的能量释放出去，当TVS两极电压小于其击穿电压时，表现为高阻抗的状态；当其两极受到反向瞬态高能量冲击时，表现为低阻抗，可以吸收极高的浪涌功率，从而保护整流稳压模块后续电路。铜质二次线圈的两端经过过电压冲击保护电路后与滤波整流电路相连，滤波整流电路将交流电压转化为稳定的直流电压，滤波整流电路与稳压输出电路相连，稳压输出电路包括DC-DC变换器和输出电容，DC-DC变换器的输入端与滤波整流电路输出端相连，DC-DC变换器输出端与输出电容输入端相连，输出电容输出端与充电平台相连，稳压输出电路能将滤波整流后的直流电流转化为适合无人机充电的直流电流。

所述充电平台主体为长方体造型，材质选用表面和ASA共挤的PVC材料，具有抗老化、耐晒、耐高温、价格低廉及使用寿命长的特点，有很好的防静电和减少表面积灰的效果。在充电平台顶面的中心位置安装多个红外发射器13，不断向外发射多束红外波，在多旋翼无人机底部安装接收器，接收红外发射器发出的红外波信号。在充电平台顶面的四周安装多个磁吸充电装置12，磁吸充电装置的下部插入充电平台内部，磁吸充电装置的顶部露在外面，磁吸充电装置的顶部为正极或负极的铜材质金属触点，在多旋翼无人机底部固装与磁吸充电装置相对应的且极性相反的磁性金属触点。充电平台顶面的与红外发射器安装在无人机底部的接收器配合，引导无人机与磁吸充电装置精准对接。为保证无人机自动充电可靠性，充电平台上的金属触点面积应远大于无人机机架上的磁性金属触点，为无人机降落时的误差留出冗余。在充电平台的侧壁穿出电线8，连接整流稳压模块，整流稳压模块输出的稳定电流为磁吸充电装置和红外发射器提供电能。优选的在充电平台顶面的中心两侧安装两个红外发射器，在充电平台顶面四周对称安装四个磁吸充电装置。

在充电平台的底面设有稳定机构和固定机构，所述稳定机构包括稳定杆3、弹簧减震器2，在充电平台的底面中心轴线位置线性排列安装多个稳定杆，所述稳定杆的主体呈U型，在稳定杆的两个顶端分别固装一个弹簧减震器，弹簧减震器的顶面与充电平台的底面固装在一起。所述固定机构包括支撑杆5和U型螺栓6，每个稳定杆下方安装一个支撑杆，所述支撑杆的顶部与稳定杆的水平部中心位置通过轴4连接在一起，支撑杆通过轴可以横向摆动，且摆动方向与耐张线夹延伸方向垂直。在支撑杆的底面固装U型螺栓，U型螺栓与支撑杆的底面配合卡住耐张线夹7。重要的是，稳定机构和固定机构的重心、充电平台中心轴线以及线路本体耐张线夹中心轴线应重合。

本发明的工作原理为：电流互感机构利用电磁感应原理，从输电线路本体获取电能，然后将电能传导至整流稳压模块，整流稳压模块将电能滤波、整流、稳压后为充电平台提供适合无人机充电的直流电流。充电平台上的红外发射器不断向外发射双束红外波，当安装在多旋翼无人机底部的接收器接收到两个红外发射器发出的红外波信号后，多旋翼无人机不断调整自身姿态，寻找充电平台的中心轴线，然后沿中心线精准降落在磁吸充电装置上，安装在无人机机架上的磁性金属触点与磁吸式充电装置金属触点接触，构成供电回路，实现无人机自动充电。只要输电线路本体中始终流过稳定的电流本装置就可以为进行高压输电线路巡检的多旋翼无人机自动充电。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。