CN108233311A - 一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤 - Google Patents
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Abstract
一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤，它涉及一种线路防震锤。本发明为解决目前的防震锤对于线路振动能量仅是单纯的消耗，不能对振动能量转化利用给风速无线传感器供电。本发明的护线套套装在导线上，线夹组件安装在护线套上，托板通过拖板螺钉与线夹组件的下端相连，左右两个悬臂梁谐振装置在同一水平上对称固定在托板的两侧，托板的中间上边安装功率处理单元模块，在功率处理单元模块的下方托板上安装有无线风速传感器模块。本发明用于架空线路，将微风振动能量通过防震锤上的特殊谐振装置转换成电能用于给风速无线传感器供电。
Description
技术领域
本发明涉及一种架空线路用的防震锤，具体涉及一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤。
背景技术
输电线的微风振动和输电塔的风振常会造成输电线断股断线、杆塔节点连接破坏等危 害性极大的故障，多次造成影响严重的大面积停电事故。风致架空输电线路导线振动有三 种形式:微风振动、次档距振荡和舞动,其中导线的微风振动发生得最为频繁，影响也最大。 导线的微风振动是由于风垂直吹过导线时,在导线背后产生的周期性“卡门涡旋”激励作用, 在导线上产生垂直导线和风向的作用力，使得导线产生微风振动。如果线路微风振动控制 不当,将使输电线路极易发生诸如导线疲劳断股、金具磨损、杆塔构件损坏等故障,对线路 安全带来较大的危害。国内外经验表明,架空线路在沿海、沙漠、跨河、跨海等地形条件下 容易发生严重的微风振动,没有防振保护措施的导线在两周内就可能导致疲劳断股,不但增 加输电线路的功率损耗,造成电力浪费,甚至造成导线断裂而引起断电事故,严重威胁架空 线的运行寿命,乃至输电线路的安全。
现在的线路防震锤工作原理是当架空输电线路振动时，安装在架空线上的防振锤随之上下运动由于锤头的惰性作用使得连接锤头的钢绞线不断上下弯曲，钢绞线股间及内部分子间产生摩擦而消耗能量，然后就能使得线路振动有效减少，起到线路防震作用。但在这个过程中的线路振动能量只是被单纯的摩擦消耗了，没有能够被有效的利用。
公开号为CN201710446507的中国专利公开了一种能量采集型高压电力线防震锤系统，
该发明需要特别安装一个支撑架通过夹板设置在输电线上增加装置的复杂程度，且负责能量收集的压电片的长度过长可能造成导线间的闪络，与此同时当线路周围风速较大时压电片容易损坏增加了维护人员的工作量经济实用性不强。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前防震锤在线路防振过程中，对于振动能量只是单纯消耗的问题，针对这个问题进而提供一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤使得能量收集型防震锤实用性更强，不需要特别安装其他装置保证结构足够简单，采用安装具有能量转化功能的压电悬臂梁替代传统钢绞线，这样既可以保证防震锤结构足够简单，也避免了需要特别装的装置带来线路闪络与装置损坏问题，也降低了维护人员的工作量技术。
本发明所采用的技术方案是：
一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤，它包括线夹组件和护线套套装在导线，线夹组件安装在护线套上，所述线路防振锤还包括托板、两个谐振装置、两个压板、八个压板螺钉、功率处理单元、风速无线传感器、两个线夹螺钉、两个托板螺钉，托板通过托板螺钉与线夹组件的下端连接，谐振装置通过压板与压板螺钉安装在托板上，两个谐振装置左右对称，功率处理单元模块与风速无线传感器模块安装在托板上。
上述谐振装置包括锤头、压电悬臂梁。
上述压电悬臂梁包括压电晶体、弹性体、基底。
上述功率处理单元模块包括整流器模块、能量存储和供电电路模块、线性稳压器模块。
上述风速无线传感器模块包括无线风速传感器射频收发机电路模块、无线风速传感器射频电线模块。
上述线性稳压器模块包括型号为MAX666的稳压器。
上述无线风速传感器射频收发机电路模块包括型号为HT12E的串行ID编码器、型号为AM-RT4-433FR的射频-调幅发射机。
上述整流器模块是由四个二极管搭建的整流电桥组成。
本发明与现有技术相比具有以下技术效果：
1本发明的锤头与压电悬臂梁构成的谐振装置，其实现了线路振动能到悬臂梁的机械能最终到电能的转换，进而实现对线路振动能量的转化利用，而非以前的单纯摩擦消耗。
2本发明在通过谐振装置进行的能量转化后获得电能，再经过整流、功率存储及供电、线性稳压器等电路对电能进行处理，从而实现给风速无线传感器供电，最终使得线路风速状况得到监控。
3采用安装具有能量转化功能的压电悬臂梁替代传统钢绞线，不需要额外安装其他装置，避免了额外安装其他装置带来的一系列问题。
4本发明在收集振动能量的同时还能起到良好的线路防振效果。
5本发明结构简单，易于实现，成本低廉。
附图说明
图1是发明的结构示意图。
图2是图1中压电悬臂梁的结构示意图。
图3是本发明中功率处理单元及其结构框图；
图4是本发明中后台管理装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤包括线夹组件1和护线套4套装在导线5，线夹组件1安装在护线套4上，线路防震锤还包括托板2、两个谐振装置3、两个压板8、八个压板螺钉9、功率处理单元16、风速无线传感器12、两个线夹螺钉18、两个托板螺钉17，托板2通过托板螺钉17与线夹组件1的下端连接，谐振装置3通过压板8与压板螺钉9安装在托板2上，功率处理单元模块16与风速无线传感器模块12安装在托板2上。
这样，
结合图1说明本实施方式，本实施方式的线路防震锤的功率处理单元模块16包括整流器模块13、能量存储和供电电路模块14、线性稳压器模块15，整流器模块13的是由四个二极管搭建的整流电桥组成，线性稳压器模块15的型号是MAX666。
结合图1说明本实施方式，本实施方式的线路防震锤的风速无线传感器模块包括无线风速传感器射频收发机电路模块10、无线风速传感器射频电线模块11,其中无线风速传感器射频收发机电路模块10还包括型号为HT12E的串行ID编码器、型号为AM-RT4-433FR的射频-调幅发射机。
结合图2说明本实施方式，本实施方式的线路防震锤的压电悬臂梁7还包括压电晶体19、弹性体20、基底21。
结合图3和图4说明本实施方式，在本实施方式中当输电线路发生振动时，防震锤锤头6开始振动消耗输电线路振动能量，接着锤头6振动带动压电悬臂梁7振动，压电悬臂梁将振动能量转化成交流电能，产生的交流电能经过功率处理单元16处理，具体步骤分为三步，第一步电能经过整流器模块13变成直流电能，第二步直流电能接入功率存储及供电电路模块14，第三步再经过线性稳压器模块15对电压进行处理，最后给风速无线传感器12供电，风速无线传感器传输风速数据，终端无线传输装置接收数据，这里的管理终端可以为计算机，也可以为便携是终端，该管理终端用以接收现场数据，通过内置的软件进行风速数据分析。以便相关人员了解风速情况后作出相关决定。
使用了连接有重锤的悬臂梁，其能够实现输电线路振动到电能的转换，当输电线路发生振动时，压电悬臂梁的弹性体产生形变，随之贴合在弹性体的压电晶体也发生形变，将振动转化成电能，与此同时连接在悬臂梁上的重锤阻尼能够以更大幅度对振动能量进行消耗。
本发明没有增加额外的发电装置，而是使用了易于实现的压电晶体贴合弹性体形成压电悬臂梁，代替传统防震锤使用的钢绞线，本发明在拥有能量转换的功能的同时还保持了结构简单的优点。
与传统的防震锤使用钢绞线连接重锤不同，本发明使用压电悬臂梁连接重锤，传统的防震锤主要是通过钢绞线产生内部摩擦消耗能量，同时钢绞线小幅度带动重锤阻尼消耗振动能量，而本发明使用的压电悬臂梁则是将线路振动能量转化成电能，与此同时以大幅度的带动重锤阻尼消耗振动能量，不但实现了能量的转换还更好的抑制线路振动。
当输电线路发生振动时，防震锤的谐振装置的锤头开始振动消耗输电线路振动能量，接着锤头振动带动压电悬臂梁振动，压电悬臂梁将振动能量转化成交流电能，产生的交流电能经过整流器变成直流电能，直流电能接入功率存储及供电电路模块，然后在再经过线性稳压器对电压进行处理，最后给风速无线传感器供电，风速无线传感器传输风速数据，完成了振动能量的转化利用，从而本发明实现线路振动、抑制振动，振动能量转化电能，电能供给风速无线传感器，线路风速在线监控的作用。
Claims (6)
1.一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤，它包括线夹组件（1）和护线套（4）套装在导线（5），线夹组件（1）通过若干线夹螺钉（18）固定安装在护线套（4）上，其特征在于：所述线路防震锤还包括托板（2），托板（2）通过至少1个托板螺钉（17）与线夹组件（1）的下端相连；且两个谐振装置（3）通过两个压板（8）与至少1个压板螺钉（9）固定在托板（2）两端；功率处理单元（16）、风速无线传感器（12）安装在托板（2）中央。
2.根据权利要求1所述一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤，其特征在于:每个谐振装置（3）包括锤头（6）、压电悬臂梁（7），锤头（6）与压电悬臂梁（7）固定安装在一起。
3.根据权利要求2所述一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤，其特征在于：所述压电悬臂梁（7）包括压电晶体（19）、弹性体（20）、基底（21），弹性体（20）与基底（21）固定连接，压电晶体（19）则贴合在弹性体（20）上。
4.根据权利要求1所述一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤，其特征在于：所述功率处理单元模块（16）包括整流模块（13）、能量存储和供电电路模块（14）、线性稳压器模块（15），整流模块（13）与谐振装置（3）连接位于托板（2）右侧负责处理电流，能量存储和供电电路模块（14）与整流模块（13）连接位于整流模块（13）的左侧负责储存与供给电能，线性稳压器模块（15）与能量存储和供电电路模块（14）连接位于其左侧负责使电压稳定。
5.根据权利要求1所述一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤，其特征在于：所述风速无线传感器模块（12）包括无线风速传感器射频收发机电路模块（10）、无线风速传感器射频电线模块（11）。
6.根据权利要求4所述一种给无线传感器供能的振动能量收集线路防震锤，其特征在于：所述整流模块（13）是由四个二极管搭建的整流电桥组成。
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Application publication date: 20180629 |