本發(fā)明涉及一種無(wú)線輸電系統(tǒng)，屬于電力技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置(主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等)轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過(guò)各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動(dòng)力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。

電力系統(tǒng)主要由：發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等幾個(gè)部分組成。在電力系統(tǒng)的每一部分都包含了許多待改進(jìn)的技術(shù)。輸電部分作為電力系統(tǒng)的中間部分，也是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的部分，而且它與電力系統(tǒng)的各個(gè)方面都聯(lián)系緊密，是能量產(chǎn)生，傳輸，管理的重要環(huán)節(jié)。發(fā)電廠與電力負(fù)荷中心通常都位于不同地區(qū)。在水力、煤炭等一次能源資源條件適宜的地點(diǎn)建立發(fā)電廠，通過(guò)輸電可以將電能輸送到遠(yuǎn)離發(fā)電廠的負(fù)荷中心，使電能的開(kāi)發(fā)和利用超越地域的限制。

目前，按照輸送電流的性質(zhì)，輸電分為交流輸電和直流輸電。19世紀(jì)80年代首先成功地實(shí)現(xiàn)了直流輸電。但由于直流輸電的電壓在當(dāng)時(shí)技術(shù)條件下難于繼續(xù)提高，以致輸電能力和效益受到限制。19世紀(jì)末，直流輸電逐步為交流輸電所代替。交流輸電的成功，迎來(lái)了20世紀(jì)電氣化社會(huì)的新時(shí)代。20世紀(jì)60年代以來(lái)直流輸電又有新發(fā)展，與交流輸電相配合，組成交直流混合的電力系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的電能傳輸主要是靠導(dǎo)線或?qū)w進(jìn)行傳送，在發(fā)電、輸電、用電這些復(fù)雜的環(huán)節(jié)中，要使用大量的導(dǎo)線、桿塔、變電設(shè)備和換流設(shè)備、對(duì)電網(wǎng)的日常維護(hù)也是離不開(kāi)的。無(wú)線輸電作為一種特殊的輸電方式，利用無(wú)線電傳輸電力能量，在電力輸送過(guò)程中的諸多環(huán)節(jié)省 略，使電能變得更為經(jīng)濟(jì)。無(wú)線輸電相對(duì)于傳統(tǒng)的輸電在特定的場(chǎng)合有其突出的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景十分美好。但現(xiàn)有的無(wú)線輸電方式僅僅實(shí)現(xiàn)了短距離、低能量的輸電(無(wú)線充電等)，但在長(zhǎng)距離高能量輸電尚未實(shí)現(xiàn)，有諸多難點(diǎn)需要克服。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線輸電。

為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種無(wú)線輸電系統(tǒng)，包括無(wú)線輸電發(fā)射端和無(wú)線輸電接收端；所述無(wú)線輸電發(fā)射端通過(guò)大地向所述無(wú)線輸電接收端傳輸電流，其中，

無(wú)線輸電發(fā)送端包括：輸入端、第一電感、第二電感和第一電容；

所述第一電感兩端連接所述輸入端，所述第二電感一端連接第一電容第一極板，所述第一電感另一端接地；

所述無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端接收甚低頻電流，第一電感和第二電感互感，第二電感和第一電容產(chǎn)生諧振，通過(guò)接地端將電流傳入大地；

無(wú)線輸電接收端包括：輸出端、第三電感、第四電感和第二電容；

所述第四電感兩端連接所述輸出端，所述第三電感一端連接第二電容第一極板，所述第三電感另一端接地；

第三電感的接地端接收大地的電流，通過(guò)第三電感和第二電容調(diào)諧振，第三電感和第四電感互感，向所述輸出端輸出甚低頻電流。

其中較優(yōu)地，還包括升壓電路和降壓電路，

所述升壓電路連接在所述輸入端和所述無(wú)線輸電發(fā)射端之間用于提高輸電電壓；

所述降壓電路連接在所述無(wú)線輸電接收端和所述用電端之間用于降低接收的電壓。

其中較優(yōu)地，所述無(wú)線輸電發(fā)射端還包括升頻電路；

所述升頻電路連接在所述無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端與所述發(fā)電 機(jī)之間，用于將發(fā)電機(jī)發(fā)出的低頻電流升頻至甚低頻電流。

其中較優(yōu)地，所述升頻電路包括：第三電容和第一電力高頻打火器；

第三電容和第一電力高頻打火器，第三電容的第一極連接高頻向無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端的第一端和第一電力高頻打火器的第一端連接，第三電容的第二極連接無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端的第二端，第一電力高頻打火器的第二端連接第一電感的第一端。。

其中較優(yōu)地，所述無(wú)線輸電接收端還包括降頻電路；

所述降頻電路連接在所述無(wú)線輸電接收端的輸出端與所述用電端之間，用于將所述無(wú)線輸電接收端輸出的甚低頻電流降頻至低頻電流。

其中較優(yōu)地，所述降頻電路包括：第四電容和第二電力高頻打火器；

所述第二電力高頻打火器的第一端連接所述第四電感的第一端，所述第二電力高頻打火器的第二端連接所述輸出端的第一端和所述第四電容的第一極，所述第四電容的第二機(jī)連接所述第四電感的第二端和所述輸出端的第二端。

其中較優(yōu)地，所述無(wú)線輸電發(fā)射端還包括第五電感和第六電感；

所述第五電感與所述第一電感串聯(lián)；所述第六電感與所述二電感串聯(lián)。

其中較優(yōu)地，所述無(wú)線輸電發(fā)射端還包括第七電感和第八電感；

所述第七電感與所述第三電感串聯(lián)；所述第八電感與所述四電感串聯(lián)。

其中較優(yōu)地，在無(wú)線輸電發(fā)射端還設(shè)置有第一過(guò)流保護(hù)單元，第一過(guò)流保護(hù)單元設(shè)置在發(fā)電機(jī)與無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端之間；

無(wú)線輸電接收端還設(shè)置有第二過(guò)流保護(hù)單元，第一過(guò)流保護(hù)單元設(shè)置在用電端與無(wú)線輸電接收端的輸出端之間。

其中較優(yōu)地，所述第一電容、第二電容的第一極均為球形電極或環(huán)形電極，所述第一電容的第一電極與大地構(gòu)成第一電容，所述第二電容的第一電極構(gòu)成第二電容。

本發(fā)明提供的無(wú)線輸電系統(tǒng)，將低頻電升高頻率后，通過(guò)諧振電路的發(fā)射出去，以大地自身作為導(dǎo)體，實(shí)現(xiàn)地球上的任意陸地能達(dá)到的地方輸電，讓工業(yè)級(jí)別的無(wú)線輸電成為現(xiàn)實(shí)。通過(guò)本發(fā)明提供的無(wú)線輸電系統(tǒng)有效降低了輸電成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明無(wú)線輸電系統(tǒng)輸電原理示意圖；

圖2是本發(fā)明無(wú)線輸電系統(tǒng)增加升壓電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明無(wú)線輸電系統(tǒng)增加升頻電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a、4b是本發(fā)明無(wú)線輸電系統(tǒng)增加電感電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明無(wú)線輸電系統(tǒng)增加過(guò)流保護(hù)電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明無(wú)線輸電系統(tǒng)球形電極示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種無(wú)線輸電系統(tǒng)，該無(wú)線輸電系統(tǒng)包括無(wú)線輸電發(fā)射端和無(wú)線輸電接收端；無(wú)線輸電發(fā)射端通過(guò)大地向無(wú)線輸電接收端傳輸電流，其中，無(wú)線輸電發(fā)送端包括：輸入端、第一電感、第二電感和第一電容；第一電感兩端連接輸入端，第二電感一端連接第一電容第一極板，第一電感另一端接地；無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端接收甚低頻電流，第一電感和第二電感互感，第二電感和第一電容產(chǎn)生諧振，通過(guò)接地端將電流傳入大地；無(wú)線輸電接收端包括：輸出端、第三電感、第四電感和第二電容；第四電感兩端連接輸出端，第三電感一端連接第二電容第一極板，第三電感另一端接地；第三電感的接地端接收大地的電流，通過(guò)第三電感和第二電容調(diào)諧振，第三 電感和第四電感互感，向輸出端輸出甚低頻電流。下面對(duì)本發(fā)明提供的無(wú)線輸電系統(tǒng)展開(kāi)詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖2所示，為了進(jìn)一步降低在輸電過(guò)程中的電路損耗，在無(wú)線輸電發(fā)射端還設(shè)置有升壓電路。升壓電路連接在輸入端和無(wú)線輸電發(fā)射端之間用于提高輸電電壓。同樣地與無(wú)線輸電發(fā)射端對(duì)應(yīng)，在無(wú)線輸電接收端還設(shè)置有降壓電路，降壓電路連接在無(wú)線輸電接收端和用電端之間用于降低接收的電壓。

如圖3所示，在本發(fā)明中，根據(jù)電磁波的傳輸原理，在地面，電磁波的傳播是以空氣為通信媒質(zhì)，它幾乎沒(méi)有損耗，電磁波頻率可選取高頻、超高頻，因此，其輻射效率高，天線物理尺寸短，體積小。而穿透地層的電磁波是在損耗較大的煤層和巖石層中傳播，工作頻率必須降到甚低頻段(VLF)乃至音頻段(VF)，才能有一定的穿透能力。從幅值衰減常數(shù)的表達(dá)式Β＝ΠfΛΡ可知，電磁波的頻率越低，媒質(zhì)的電導(dǎo)率Ρ越小，衰減速度越慢，越有利于能量的傳送。而現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電是50Hz。而這樣的低頻率在大地傳輸過(guò)程中容易受到干擾，不利于電能的遠(yuǎn)距離傳輸。為了在不改變現(xiàn)有的低頻發(fā)電機(jī)組的前提下，使現(xiàn)有的低頻發(fā)電機(jī)組發(fā)出的低頻電也能通過(guò)本發(fā)明提供的無(wú)線輸電系統(tǒng)傳輸需要在發(fā)電機(jī)與本無(wú)線輸電系統(tǒng)之間設(shè)置升頻電路，升頻電路用于將發(fā)電機(jī)組發(fā)出的低頻電升頻至甚低頻，后通過(guò)無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端進(jìn)入本無(wú)線輸電系統(tǒng)。升頻電路包括第三電容和第一電力高頻打火器，第三電容的第一極連接高頻向無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端的第一端和第一電力高頻打火器的第一端連接，第三電容的第二極連接無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端的第二端，第一電力高頻打火器的第二端連接第一電感的第一端。同樣的，無(wú)線輸電接收端接收輸出的電也是甚低頻電，在普通設(shè)備上無(wú)法正常使用，需要對(duì)無(wú)線輸電接收端接收輸出的電降低頻率，因此需要在無(wú)線輸電接收端設(shè)置降頻電路。降頻電路連接在無(wú)線輸電接收端的輸出端與用電端之間， 用于將無(wú)線輸電接收端輸出的甚低頻電流降頻至低頻電流。降頻電路包括：第四電容和第二電力高頻打火器；第二電力高頻打火器的第一端連接第四電感的第一端，第二電力高頻打火器的第二端連接輸出端的第一端和第四電容的第一極，第四電容的第二極連接第四電感的第二端和輸出端的第二端。

如圖4a所示，在不同地域條件下各種環(huán)境因素影響無(wú)線輸電系統(tǒng)，為了步提高本無(wú)線輸電系統(tǒng)實(shí)用性，在不同地域條件下對(duì)第一電感、第二電感調(diào)節(jié)，在無(wú)線輸電發(fā)射端可以設(shè)置第一電感調(diào)節(jié)電路，該第一電感調(diào)節(jié)電路包括第六電感；所述第六電感與所述二電感串聯(lián)。同樣地，所述無(wú)線輸電發(fā)射端還可以設(shè)置第二電感調(diào)節(jié)電路，該第二電感調(diào)節(jié)電路第七電感；所述第七電感與所述第三電感串聯(lián)。在本發(fā)明中第六電感、第七電感、第九電感優(yōu)選是可調(diào)電感。

如圖4b所示，為了進(jìn)一步保證本一種無(wú)線輸電系統(tǒng)適用在不同地域條件下，在不同地域條件下對(duì)第一電感、第二電感調(diào)節(jié)，在無(wú)線輸電發(fā)射端可以設(shè)置第一電感調(diào)節(jié)電路，該第一電感調(diào)節(jié)電路包括第五電感和第六電感；所述第五電感與所述第一電感串聯(lián)；所述第六電感與所述二電感串聯(lián)。同樣地，所述無(wú)線輸電發(fā)射端還可以設(shè)置第二電感調(diào)節(jié)電路，該第二電感調(diào)節(jié)電路第七電感和第八電感；所述第七電感與所述第三電感串聯(lián)；所述第八電感與所述四電感串聯(lián)。在本發(fā)明中第五電感、第六電感、第七電感、第八電感優(yōu)選是可調(diào)電感。本發(fā)明根據(jù)阻抗的變化通過(guò)可調(diào)電感調(diào)諧，以適應(yīng)不同地域條件下的無(wú)線輸電。

如圖5所示，為了進(jìn)一步保證本無(wú)線輸電系統(tǒng)的安全性，在無(wú)線輸電發(fā)射端還設(shè)置有第一過(guò)流保護(hù)單元，第一過(guò)流保護(hù)單元設(shè)置在發(fā)電機(jī)與無(wú)線輸電發(fā)射端的輸入端之間。同樣地在無(wú)線輸電接收端還設(shè)置有第二過(guò)流保護(hù)單元，第一過(guò)流保護(hù)單元設(shè)置在用電端與無(wú)線輸電接收端的輸出端之間。

如圖6所示所述第一電容、第二電容的第一極均為球形電極或環(huán)形電極，所述第二電容的第一電極與大地構(gòu)成第一電容，所述第一電容為配合第二電容的普通電容。球形電極或環(huán)形電極在野外安裝時(shí)相對(duì)于面型電極更穩(wěn)定，球形電極優(yōu)于環(huán)形電極。

本發(fā)明提供的無(wú)線輸電系統(tǒng)，通過(guò)甚低頻電流傳輸能量，甚低頻無(wú)線傳輸是與基于單線輸電原理相似，單線輸電的導(dǎo)線參數(shù)最終可以等效成一個(gè)電阻加一個(gè)電抗。而本發(fā)明用大地做導(dǎo)體，大地相當(dāng)于唯一的導(dǎo)線。對(duì)于發(fā)射端和接收端大地可以等效成一個(gè)電阻和一個(gè)電抗。

由于本發(fā)明提供的接收端的地址可以任意選定，發(fā)射端的振蕩因子等于大地和接收端的振蕩因子之和。以湖北利川地區(qū)的為例，如果單相輸2兆瓦的電，輸電頻率為20kh，相距3.75千米，通過(guò)計(jì)算發(fā)射端和接收端，每相的電壓為220kv，等效電阻為243歐，把地球等效成單線有效電流為15.7安左右，損耗為百分之3左右。對(duì)本發(fā)明而言，由于本發(fā)明通過(guò)發(fā)射端將電能轉(zhuǎn)換為甚低頻電流，通過(guò)大地作為傳輸電能的導(dǎo)體，發(fā)射端和接收端之間阻抗與發(fā)射端和接收端之間的地理距離影響不大，微小的變化可以在調(diào)諧中解決。無(wú)論發(fā)射端和接收端遠(yuǎn)近，大地阻抗在調(diào)諧過(guò)程等效成阻抗。因此，無(wú)論輸電距離有多遠(yuǎn)，通過(guò)本發(fā)明提供的輸電系統(tǒng)輸電都優(yōu)于現(xiàn)有的輸電方式。

綜上所述，本發(fā)明提供的無(wú)線輸電系統(tǒng)，將低頻電升高頻率后，通過(guò)諧振電路的發(fā)射出去，以大地自身作為導(dǎo)體，實(shí)現(xiàn)地球上的任意陸地能達(dá)到的地方輸電，讓工業(yè)級(jí)別的無(wú)線輸電成為現(xiàn)實(shí)。通過(guò)本發(fā)明提供的無(wú)線輸電系統(tǒng)有效降低了輸電成本。

以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。