CN112582941A - 一种用于电网的能量收集装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力电网技术领域，具体涉及一种用于电网的能量收集装置，包括安装在电力塔上方滑动单元和曲柄连杆机构，滑动单元上部固定有电缆座，电缆座与曲柄连杆机构活动连接，曲柄连杆机构输出转矩，滑动单元上设有缓冲检测单元，电缆穿过并固定在电缆座上；能够利用电缆的摆动，实现对电缆的摆动能量的收集，同时提高电缆和电缆座的使用寿命。本发明还提供了该能量收集装置的使用方法，包括设备的安装、能量转换收集和电磁感应缓冲监测等步骤，本发明的方法通过曲柄连杆机构将往复直线运动转换为旋转运动，旋转的转矩可供利用；同时，通过缓冲检测单元的电磁感应原理监测电缆晃动，以及降低电缆应摇摆受到的拉应力，提高电缆的使用寿命。

Description

一种用于电网的能量收集装置及其使用方法

技术领域

本发明属于电力电网技术领域，具体涉及一种用于电网的能量收集装置及其使用方法。

背景技术

随着城市的迅速发展，利用高压电力电缆对城市进行大功率电力传输越来越普遍，电力系统中使用110kv、220kv高压电缆进行电力传输成为城市区域间的主流。

架空电缆在电力系统中的大量推广和使用，架空用电力电缆一直是电力系统的重要组成部分，因此，针对架空用电缆常年高风力区域，经常出现架空电缆摆动幅度较大的现象，对于电力的传输和产品的使用寿命存在一定的安全隐患。

架空电缆具有架设方便、投资少、传输电容量大、散热条件好、维护方便等一系列优点，被广泛应用到电力系统、工程项目中。近年来，随着全球经济的复苏和蓬勃发展，产品的需求量越来越大。而传统的架空电缆结构形态普遍常年运行在高风力区域、电缆摆动幅度很大，影响了产品的质量以及使用安全性能，进而影响电能的传输。在此种情况下，常年高风力区域市场急需一种流体型抗风沙摆动架空电缆，以满足市场和用户的使用要求。但是传统的架空电缆结构形态普遍常年运行在高风力区域,对产品造成较大的拉伸。电缆摆动幅度很大，产品与周围的树木或其它障碍物相接触，降低了绝缘层的使用寿命。影响了产品的质量以及使用安全性能，进而影响电能的传输。

公开号为CN104421517A的专利公开了一种旋转式电缆扎带支座，包括扎带旋转座、支撑臂和固定座；固定座底部端面设置有用于与固定物表面黏贴的黏胶，且固定座与固定物表面贴合处设置有用于支撑臂一端插入的插入凹槽；支撑臂伸入于固定座端贴合固定物表面端面设置有黏胶；扎带旋转座表面设置有用于电缆放置理线凹槽，且理线凹槽下端设置有用于扎带穿过并束缚放入理线凹槽内电缆的通孔，即理线凹槽方向与通孔方向垂直；采用上述技术方案的本发明通过一次性下压固定装置，平面粘结安装工艺，即可完成整个机构的稳定安装，大大提高和优化了旋转式电缆扎带支座的使用性能，简化安装工艺，创新的结构设计通过合并减少了零部件数量，并可以提供必要的产品结构上的整合。但是，仍然存在下列问题：

1.现有电缆支座不能够利用电缆的摆动，实现对电缆的摆动能量的收集；

2.现有电缆支座不能同时实现对电缆摆动幅度的检测，了解电缆的受力情况；

3.现有电缆支座不能减少电缆支座对电缆的拉力和电缆受到的拉应力，电缆和电缆座的使用寿命受限。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种用于电网的能量收集装置，用以解决现有电缆支座不能够利用电缆的摆动，实现对电缆的摆动能量的收集；现有电缆支座不能同时实现对电缆摆动幅度的检测，了解电缆的受力情况；现有电缆支座不能减少电缆支座对电缆的拉力和电缆受到的拉应力，电缆和电缆座的使用寿命受限等问题，本发明还提供了该能量收集装置的使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种用于电网的能量收集装置，包括安装在电力塔上方滑动单元和曲柄连杆机构，所述滑动单元上部固定有电缆座，所述电缆座与曲柄连杆机构活动连接，所述曲柄连杆机构输出转矩，所述滑动单元上设有缓冲检测单元，电缆穿过并固定在电缆座上。

在电力输送组网中，本装置安装在电力塔上，电缆通过本装置安装在电力塔上，当电缆左右摆动时，本装置可以通过电缆摆动的能量带动电缆座和滑动单元左右滑动，从而带动曲柄连杆机构运作，曲柄连杆机构将滑动单元的左右往复运动转换为转矩，已实现对电缆左右摆动的能量进行收集。同时，在电力塔上可设置发电机和蓄电池，曲柄连杆机构输出的转矩带动发电机工作，发电机将曲柄连杆机构转动的机械能转换为电能，电能通过蓄电池储存，方便能量的输送和利用。所述缓冲检测单元利用电磁感应原理，将电缆左右摆动的机械能直接转换为电能，这部分电能的大小能够反映出电缆左右摆动的幅度，从而达到监测电缆受到电缆座拉力的大小，并及时对电缆进行检修；同时，所述缓冲检测单元将部分电缆左右摆动的机械能直接转换为电能，直接减少了电缆和电缆座受力，提高了电缆和电缆座的使用寿命。本发明的装置能够利用电缆的摆动，既实现对电缆的摆动能量的收集，又实现对电缆摆动幅度的检测，了解电缆的受力情况，并及时对超出疲劳强度的电缆进行检修和更换；同时，电缆摆动所产生的能量直接被所述缓冲检测单元消耗，所以相对于现有普通的电缆支座，本装置还能都减少电缆支座对电缆的拉力，减少电缆受到的拉应力，延长电缆和电缆座的使用寿命。

进一步，所述曲柄连杆机构又包括底座、滑块、第一L形推杆、第一连杆、第一曲柄、主动齿轮和主动齿轮轴，所述底座安装在电力塔上，且所述底座上固定有滑块安装座和齿轮安装座，所述滑块安装座上部设有滑轨，所述滑块在滑轨内并与其滑动连接，所述滑块一端与电缆座连接；

所述齿轮安装座上部设有主轴孔，所述主轴孔在滑块滑动轨迹的延长线上，所述主动齿轮与主动齿轮轴配合，且所述主动齿轮轴安装在主轴孔内并与其活动连接；

所述第一L形推杆一端固定在滑块一侧，所述第一曲柄一端安装在主动齿轮轴一端并与其固定连接，所述第一连杆一端与第一L形推杆的另一端铰接，所述第一连杆的另一端与第一曲柄的另一端铰接。

所述电缆座带动滑块和第一L形推杆在滑轨方向上同步往复直线运动，与第一L形推杆铰接的第一连杆带动所述第一曲柄旋转，从而带动主动齿轮旋转，转矩从主动齿轮轴的另一端输出；本机构是为将往复直线运动转换成轴的旋转运动，L形的推杆相对于普通的直杆，能够改变第一连杆与滑块往复运动直线之间的夹角，通过第一L形推杆和第一连杆的传动，使传动更加平稳，震动更小。

进一步，所述滑动单元又包括滑轮安装板、下固定板、上固定板、数个减震机构、数个第二滑轮和滑槽，所述滑槽固定安装在电力塔上，所述滑轮安装板下部在滑槽内，数个所述第二滑轮均匀安装在滑轮安装板下部，数个所述第二滑轮与滑槽的低壁滚动连接，所述下固定板固定在滑轮安装板上部，所述上固定板固定在电缆座下部，下固定板与上固定板之间通过数个所述减震机构活动连接。

当电缆左右摆动时，电缆通过电缆座带动所述滑轮安装板在滑槽内部左右往复滑动，数个所述第二滑轮在滑槽的低壁来回滚动；同时，通过数个减震机构可以调整电缆座的水平角度，使本装置适应电缆的不同走向，增加了本装置的适应性。为防止所述滑轮安装板在滑槽内部左右滑动时从滑槽两端脱轨，以及为防止所述滑轮安装板在滑槽内部左右滑动时与滑槽两端撞击；可以在滑槽两端设置缓冲单元，所述缓冲单元可以为缓冲弹簧。

进一步，所述滑槽的侧壁上对称开设有两个磁铁安装槽；

所述缓冲检测单元又包括切割棒、两块磁铁和导线，两块所述磁铁分别安装在两个磁铁安装槽内，且两块所述磁铁安装时，磁极相异，所述切割棒为金属棒且竖直安装在滑轮安装板下部，所述切割棒与滑轮安装板之间绝缘，所述切割棒在两块磁铁之间往复运动，所述导线连接在切割棒两端，且所述导线与切割棒形成封闭电路，所述导线上还串联有电流表和电阻。

两块所述磁铁磁极相异地安装，此时磁感线为直线且从一块磁铁指向另一块磁铁，所述切割棒切割磁感线，所述切割棒能产生电动势，封闭的电路中产生电流，所述电流表记录电流的大小，从而通过电流大小监测电缆摆动幅度，同时，所述电阻发热，消耗电能，热量直接被高空的气流带走，实现散热；这部分热量的最终来源即为电缆摆动的能量。

进一步，所述电缆座又包括支座和盖板，所述支座固定在滑动单元上，所述支座上方开设有衬套卡槽，所述衬套卡槽内部镶嵌有下衬套和上衬套，所述下衬套和上衬套均为半圆形，且所述下衬套和上衬套中间构成的圆形空间为电缆固定孔，电缆固定在所述电缆固定孔内，所述盖板安装于上衬套上方，且所述盖板通过数个紧固螺钉与支座可拆卸连接，所述支座一端与滑块一端固定连接。

安装时，将电缆固定在所述电缆固定孔内，盖上盖板，并通过旋转紧固螺钉将电缆固定；半圆形的所述下衬套和上衬套的内直径应略小于电缆的直径，具体值为：所述电缆的直径＝下衬套或上衬套的内直径+0.5mm至1mm，为了防止电缆在所述电缆固定孔内打滑，所述下衬套和上衬套内部还可以设有一层防滑层。

进一步，所述曲柄连杆机构还包括第二L形推杆、第二连杆、第二曲柄、固定杆、从动齿轮和从动齿轮轴；

所述齿轮安装座上部还设有从轴孔，所述从动齿轮与从动齿轮轴配合，且所述从动齿轮轴安装在从轴孔内并与其活动连接；

所述第二L形推杆一端固定在滑块另一侧，所述第二曲柄一端安装在主动齿轮轴另一端并与其固定连接，所述第二连杆一端与第二L形推杆的另一端铰接，所述第二连杆的另一端与第二曲柄的另一端铰接，所述第二L形推杆与第一L形推杆通过固定杆连接，所述第二L形推杆的另一端与第一L形推杆的另一端长度不等。

由于第一L形推杆带动主动齿轮轴旋转时存在第一行程死角，所谓的第一行程死角即第一连杆与第一曲柄呈一条直线时，第一连杆无法带动主动齿轮轴旋转，增加的第二连杆与第二曲柄的第二行程死角不与第一行程死角重合，当所述第二L形推杆的另一端与第一L形推杆的另一端长度不等、第一曲柄长度与第二曲柄长度相等时，即可保证第二行程死角不与第一行程死角重合，此时转矩通过从动齿轮轴输出，从而保证本机构的正常运行，提高本装置的可靠性。

进一步，所述下固定板上开设有数个第一滑杆孔和一个主滑杆孔，所述主滑杆孔在数个第一滑杆孔中心，所述上固定板上开设有数个第二滑杆孔；

所述减震机构又包括主滑杆、弹簧和数根从滑杆，所述主滑杆一端通过弹簧安装座固定安装在上固定板上，所述主滑杆另一端穿过主滑杆孔并与其滑动连接，所述弹簧套在所述主滑杆上，且所述弹簧一端通过弹簧安装座固定安装在上固定板上，所述弹簧另一端固定安装在下固定板上，数根所述从滑杆一端分别固定在数个第二滑杆孔内，数根所述从滑杆另一端分别穿过数个第一滑杆孔并分别与其滑动连接。

弹簧可以降低滑轮安装板所受到的竖直方向上的震动，保证滑动单元正常运行，同时数个减震机构还能够适应两端电缆的高度，减少电缆座竖直方向上的受力。例如，安装本装置的电力塔与前后两个相邻的电力塔安装地势高度不同时，地势低方向的数个减震机构被压缩，地势高方向的数个减震机构被拉伸，电缆座偏向地势低方向。

进一步，所述电缆座内部设有减重孔。增加所述减重孔能够降低电缆座的质量，从而降低电缆座来回运动时的惯性，提高结构强度。

进一步，所述滑动单元还设有数个第一滑轮，数个所述第一滑轮和数个第二滑轮依次交叉均匀地安装在安装板下部，且数个所述第一滑轮与滑槽的侧壁滚动连接。

数个所述第一滑轮在滑槽的侧壁来回滚动，设置数个所述第一滑轮的原因是：电力塔两端的电缆的摆动幅度始终不可能保持一致，这就会导致滑轮安装板会对滑槽的侧壁产生摩擦，增加数个所述第一滑轮能够有效降低滑轮安装板对滑槽侧壁产生的摩擦，提高使用寿命。

如上述的一种用于电网的能量收集装置的使用方法，包括以下步骤：

S1，设备的安装，将电缆固定在所述电缆固定孔内，盖上盖板，并通过旋转紧固螺钉将电缆固定；同时，将两块所述磁铁磁极相异地安装在两个磁铁安装槽内；

S2，能量转换收集，当电缆左右摆动时，电缆通过电缆座带动所述滑轮安装板在滑槽内部左右往复滑动，数个所述第二滑轮在滑槽的低壁来回滚动；

所述电缆座带动滑块、第一L形推杆和第二L形推杆在滑轨方向上同步往复直线运动，第一L形推杆和第二L形推杆带动所述主动齿轮旋转，转矩通过从动齿轮轴输出；

S3，电磁感应缓冲监测，所述切割棒切割磁感线，所述切割棒能产生电动势，封闭的电路中产生电流，所述电流表记录电流的大小，从而通过电流大小监测电缆摆动幅度，同时，所述电阻发热，消耗电能，热量直接被高空的气流带走，实现散热；这部分热量的最终来源即为电缆摆动的能量；

S4，S2和S3同步进行。

本发明的方法操作方便，简单易懂；通过电缆座对电缆实现固定，通过滑动单元将电缆的摆动转换为往复滑动，通过曲柄连杆机构将往复直线运动转换为旋转运动，旋转的转矩可供利用；同时，通过缓冲检测单元的电磁感应原理监测电缆晃动，以及降低电缆应摇摆受到的拉应力，提高电缆的使用寿命。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明的装置能够利用电缆的摆动，既实现对电缆的摆动能量的收集，又实现对电缆摆动幅度的检测，了解电缆的受力情况，并及时对超出疲劳强度的电缆进行检修和更换；同时，电缆摆动所产生的能量直接被所述缓冲检测单元消耗，所以相对于现有普通的电缆支座，本装置还能都减少电缆支座对电缆的拉力，减少电缆受到的拉应力，延长电缆和电缆座的使用寿命。

本发明的方法操作方便，简单易懂；通过电缆座对电缆实现固定，通过滑动单元将电缆的摆动转换为往复滑动，通过曲柄连杆机构将往复直线运动转换为旋转运动，旋转的转矩可供利用；同时，通过缓冲检测单元的电磁感应原理监测电缆晃动，以及降低电缆应摇摆受到的拉应力，提高电缆的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种用于电网的能量收集装置实施例的立体结构示意图(除去滑槽)；

图2为本发明一种用于电网的能量收集装置实施例中曲柄连杆机构的侧视结构示意图；

图3为本发明一种用于电网的能量收集装置实施例中电缆座和滑动单元的侧视装配结构示意图；

图4为图3中C-C处的剖视结构示意图；

图5为图4中A-A处的局部放大结构示意图；

图6为本发明一种用于电网的能量收集装置实施例中减震机构的立体结构示意图；

图7为图4中B-B处的局部放大结构示意图；

图8为本发明一种用于电网的能量收集装置实施例中缓冲检测单元的立体结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

电缆1、电缆座2、支座21、减重孔211、衬套卡槽212、下衬套213、盖板22、上衬套221、紧固螺钉222、电缆固定孔23；

滑动单元3、滑轮安装板31、下固定板32、第一滑杆孔321、主滑杆孔322、上固定板33、第二滑杆孔331、减震机构34、主滑杆341、弹簧安装座342、弹簧343、从滑杆344、第一滑轮35、第二滑轮36、滑槽37、磁铁安装槽371；

缓冲检测单元4、切割棒41、磁铁42、电流表43、电阻44、导线45；

曲柄连杆机构5、底座51、滑块安装座52、滑轨521、滑块53、第一L形推杆54、第一连杆541、第一曲柄542、第二L形推杆55、第二连杆551、第二曲柄552、固定杆56、主动齿轮57、主动齿轮轴571、从动齿轮58、从动齿轮轴581、齿轮安装座59、主轴孔591、从轴孔592。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如图1-8所示，一种用于电网的能量收集装置，包括安装在电力塔上方滑动单元3和曲柄连杆机构5，滑动单元3上部固定有电缆座2，电缆座2与曲柄连杆机构5活动连接，曲柄连杆机构5输出转矩，滑动单元3上设有缓冲检测单元4，电缆1穿过并固定在电缆座2上。

在电力输送组网中，本装置安装在电力塔上，电缆1通过本装置安装在电力塔上，当电缆1左右摆动时，本装置可以通过电缆1摆动的能量带动电缆座2和滑动单元3左右滑动，从而带动曲柄连杆机构5运作，曲柄连杆机构5将滑动单元3的左右往复运动转换为转矩，已实现对电缆1左右摆动的能量进行收集。同时，在电力塔上可设置发电机和蓄电池，曲柄连杆机构5输出的转矩带动发电机工作，发电机将曲柄连杆机构5转动的机械能转换为电能，电能通过蓄电池储存，方便能量的输送和利用。缓冲检测单元4利用电磁感应原理，将电缆1左右摆动的机械能直接转换为电能，这部分电能的大小能够反映出电缆1左右摆动的幅度，从而达到监测电缆1受到电缆座2拉力的大小，并及时对电缆1进行检修；同时，缓冲检测单元4将部分电缆1左右摆动的机械能直接转换为电能，直接减少了电缆1和电缆座2受力，提高了电缆1和电缆座2的使用寿命。本发明的装置能够利用电缆1的摆动，既实现对电缆1的摆动能量的收集，又实现对电缆1摆动幅度的检测，了解电缆1的受力情况，并及时对超出疲劳强度的电缆1进行检修和更换；同时，电缆1摆动所产生的能量直接被缓冲检测单元4消耗，所以相对于现有普通的电缆支座，本装置还能都减少电缆支座对电缆1的拉力，减少电缆1受到的拉应力，延长电缆1和电缆座2的使用寿命。

曲柄连杆机构5又包括底座51、滑块53、第一L形推杆54、第一连杆541、第一曲柄542、主动齿轮57和主动齿轮轴571，底座51安装在电力塔上，且底座51上固定有滑块安装座52和齿轮安装座59，滑块安装座52上部设有滑轨521，滑块53在滑轨521内并与其滑动连接，滑块53一端与电缆座2连接；

齿轮安装座59上部设有主轴孔591，主轴孔591在滑块53滑动轨迹的延长线上，主动齿轮57与主动齿轮轴571配合，且主动齿轮轴571安装在主轴孔591内并与其活动连接；

第一L形推杆54一端固定在滑块53一侧，第一曲柄542一端安装在主动齿轮轴571一端并与其固定连接，第一连杆541一端与第一L形推杆54的另一端铰接，第一连杆541的另一端与第一曲柄542的另一端铰接。

电缆座2带动滑块53和第一L形推杆54在滑轨521方向上同步往复直线运动，与第一L形推杆54铰接的第一连杆541带动第一曲柄542旋转，从而带动主动齿轮57旋转，转矩从主动齿轮轴571的另一端输出；本机构是为将往复直线运动转换成轴的旋转运动，L形的推杆相对于普通的直杆，能够改变第一连杆541与滑块53往复运动直线之间的夹角，通过第一L形推杆54和第一连杆541的传动，使传动更加平稳，震动更小。

滑动单元3又包括滑轮安装板31、下固定板32、上固定板33、数个减震机构34、数个第二滑轮36和滑槽37，滑槽37固定安装在电力塔上，滑轮安装板31下部在滑槽37内，数个第二滑轮36均匀安装在滑轮安装板31下部，数个第二滑轮36与滑槽37的低壁滚动连接，下固定板32固定在滑轮安装板31上部，上固定板33固定在电缆座2下部，下固定板32与上固定板33之间通过数个减震机构34活动连接。

当电缆1左右摆动时，电缆1通过电缆座2带动滑轮安装板31在滑槽37内部左右往复滑动，数个第二滑轮36在滑槽37的低壁来回滚动；同时，通过数个减震机构34可以调整电缆座2的水平角度，使本装置适应电缆1的不同走向，增加了本装置的适应性。为防止滑轮安装板31在滑槽37内部左右滑动时从滑槽37两端脱轨，以及为防止滑轮安装板31在滑槽37内部左右滑动时与滑槽37两端撞击；可以在滑槽37两端设置缓冲单元，缓冲单元可以为缓冲弹簧。

滑槽37的侧壁上对称开设有两个磁铁安装槽371；

缓冲检测单元4又包括切割棒41、两块磁铁42和导线45，两块磁铁42分别安装在两个磁铁安装槽371内，且两块磁铁42安装时，磁极相异，切割棒41为金属棒且竖直安装在滑轮安装板31下部，切割棒41与滑轮安装板31之间绝缘，切割棒41在两块磁铁42之间往复运动，导线45连接在切割棒41两端，且导线45与切割棒41形成封闭电路，导线45上还串联有电流表43和电阻44。

两块磁铁42磁极相异地安装，此时磁感线为直线且从一块磁铁42指向另一块磁铁42，切割棒41切割磁感线，切割棒41能产生电动势，封闭的电路中产生电流，电流表43记录电流的大小，从而通过电流大小监测电缆摆动幅度，同时，电阻44发热，消耗电能，热量直接被高空的气流带走，实现散热；这部分热量的最终来源即为电缆1摆动的能量。

电缆座2又包括支座21和盖板22，支座21固定在滑动单元3上，支座21上方开设有衬套卡槽212，衬套卡槽212内部镶嵌有下衬套213和上衬套221，下衬套213和上衬套221均为半圆形，且下衬套213和上衬套221中间构成的圆形空间为电缆固定孔23，电缆1固定在电缆固定孔23内，盖板22安装于上衬套221上方，且盖板22通过数个紧固螺钉222与支座21可拆卸连接，支座21一端与滑块53一端固定连接。

安装时，将电缆1固定在电缆固定孔23内，盖上盖板22，并通过旋转紧固螺钉222将电缆1固定；半圆形的下衬套213和上衬套221的内直径应略小于电缆1的直径，具体值为：电缆1的直径＝下衬套213或上衬套221的内直径+0.5mm至1mm，为了防止电缆1在电缆固定孔23内打滑，下衬套213和上衬套221内部还可以设有一层防滑层。

曲柄连杆机构5还包括第二L形推杆55、第二连杆551、第二曲柄552、固定杆56、从动齿轮58和从动齿轮轴581；

齿轮安装座59上部还设有从轴孔592，从动齿轮58与从动齿轮轴581配合，且从动齿轮轴581安装在从轴孔592内并与其活动连接；

第二L形推杆55一端固定在滑块53另一侧，第二曲柄552一端安装在主动齿轮轴571另一端并与其固定连接，第二连杆551一端与第二L形推杆55的另一端铰接，第二连杆551的另一端与第二曲柄552的另一端铰接，第二L形推杆55与第一L形推杆54通过固定杆56连接，第二L形推杆55的另一端与第一L形推杆54的另一端长度不等。

由于第一L形推杆54带动主动齿轮轴571旋转时存在第一行程死角，所谓的第一行程死角即第一连杆541与第一曲柄542呈一条直线时，第一连杆541无法带动主动齿轮轴571旋转，增加的第二连杆551与第二曲柄552的第二行程死角不与第一行程死角重合，当第二L形推杆55的另一端与第一L形推杆54的另一端长度不等、第一曲柄542长度与第二曲柄552长度相等时，即可保证第二行程死角不与第一行程死角重合，此时转矩通过从动齿轮轴581输出，从而保证本机构的正常运行，提高本装置的可靠性。

实施例二

本实施例作为上一实施例的进一步改进，如图1-8所示，一种用于电网的能量收集装置，包括安装在电力塔上方滑动单元3和曲柄连杆机构5，滑动单元3上部固定有电缆座2，电缆座2与曲柄连杆机构5活动连接，曲柄连杆机构5输出转矩，滑动单元3上设有缓冲检测单元4，电缆1穿过并固定在电缆座2上。

在电力输送组网中，本装置安装在电力塔上，电缆1通过本装置安装在电力塔上，当电缆1左右摆动时，本装置可以通过电缆1摆动的能量带动电缆座2和滑动单元3左右滑动，从而带动曲柄连杆机构5运作，曲柄连杆机构5将滑动单元3的左右往复运动转换为转矩，已实现对电缆1左右摆动的能量进行收集，收集的这部分能量来自于电缆1的摆动，曲柄连杆机构5还减少了电缆1和电缆座2的受力。同时，在电力塔上可设置发电机和蓄电池，曲柄连杆机构5输出的转矩带动发电机工作，发电机将曲柄连杆机构5转动的机械能转换为电能，电能通过蓄电池储存，方便能量的输送和利用。缓冲检测单元4利用电磁感应原理，将电缆1左右摆动的机械能直接转换为电能，这部分电能的大小能够反映出电缆1左右摆动的幅度，从而达到监测电缆1受到电缆座2拉力的大小，并及时对电缆1进行检修；同时，缓冲检测单元4将部分电缆1左右摆动的机械能直接转换为电能，直接减少了电缆1和电缆座2受力，提高了电缆1和电缆座2的使用寿命。本发明的装置能够利用电缆1的摆动，既实现对电缆1的摆动能量的收集，又实现对电缆1摆动幅度的检测，了解电缆1的受力情况，并及时对超出疲劳强度的电缆1进行检修和更换；同时，电缆1摆动所产生的能量直接被缓冲检测单元4消耗，所以相对于现有普通的电缆支座，本装置还能都减少电缆支座对电缆1的拉力，减少电缆1受到的拉应力，延长电缆1和电缆座2的使用寿命。

曲柄连杆机构5又包括底座51、滑块53、第一L形推杆54、第一连杆541、第一曲柄542、主动齿轮57和主动齿轮轴571，底座51安装在电力塔上，且底座51上固定有滑块安装座52和齿轮安装座59，滑块安装座52上部设有滑轨521，滑块53在滑轨521内并与其滑动连接，滑块53一端与电缆座2连接；

齿轮安装座59上部设有主轴孔591，主轴孔591在滑块53滑动轨迹的延长线上，主动齿轮57与主动齿轮轴571配合，且主动齿轮轴571安装在主轴孔591内并与其活动连接；

第一L形推杆54一端固定在滑块53一侧，第一曲柄542一端安装在主动齿轮轴571一端并与其固定连接，第一连杆541一端与第一L形推杆54的另一端铰接，第一连杆541的另一端与第一曲柄542的另一端铰接。

电缆座2带动滑块53和第一L形推杆54在滑轨521方向上同步往复直线运动，与第一L形推杆54铰接的第一连杆541带动第一曲柄542旋转，从而带动主动齿轮57旋转，转矩从主动齿轮轴571的另一端输出；本机构是为将往复直线运动转换成轴的旋转运动，L形的推杆相对于普通的直杆，能够改变第一连杆541与滑块53往复运动直线之间的夹角，通过第一L形推杆54和第一连杆541的传动，使传动更加平稳，震动更小。

滑动单元3又包括滑轮安装板31、下固定板32、上固定板33、数个减震机构34、数个第二滑轮36和滑槽37，滑槽37固定安装在电力塔上，滑轮安装板31下部在滑槽37内，数个第二滑轮36均匀安装在滑轮安装板31下部，数个第二滑轮36与滑槽37的低壁滚动连接，下固定板32固定在滑轮安装板31上部，上固定板33固定在电缆座2下部，下固定板32与上固定板33之间通过数个减震机构34活动连接。

当电缆1左右摆动时，电缆1通过电缆座2带动滑轮安装板31在滑槽37内部左右往复滑动，数个第二滑轮36在滑槽37的低壁来回滚动；同时，通过数个减震机构34可以调整电缆座2的水平角度，使本装置适应电缆1的不同走向，增加了本装置的适应性。为防止滑轮安装板31在滑槽37内部左右滑动时从滑槽37两端脱轨，以及为防止滑轮安装板31在滑槽37内部左右滑动时与滑槽37两端撞击；可以在滑槽37两端设置缓冲单元，缓冲单元可以为缓冲弹簧。

滑槽37的侧壁上对称开设有两个磁铁安装槽371；

缓冲检测单元4又包括切割棒41、两块磁铁42和导线45，两块磁铁42分别安装在两个磁铁安装槽371内，且两块磁铁42安装时，磁极相异，切割棒41为金属棒且竖直安装在滑轮安装板31下部，切割棒41与滑轮安装板31之间绝缘，切割棒41在两块磁铁42之间往复运动，导线45连接在切割棒41两端，且导线45与切割棒41形成封闭电路，导线45上还串联有电流表43和电阻44。

两块磁铁42磁极相异地安装，此时磁感线为直线且从一块磁铁42指向另一块磁铁42，切割棒41切割磁感线，切割棒41能产生电动势，封闭的电路中产生电流，电流表43记录电流的大小，从而通过电流大小监测电缆摆动幅度，同时，电阻44发热，消耗电能，热量直接被高空的气流带走，实现散热；这部分热量的最终来源即为电缆1摆动的能量。

电缆座2又包括支座21和盖板22，支座21固定在滑动单元3上，支座21上方开设有衬套卡槽212，衬套卡槽212内部镶嵌有下衬套213和上衬套221，下衬套213和上衬套221均为半圆形，且下衬套213和上衬套221中间构成的圆形空间为电缆固定孔23，电缆1固定在电缆固定孔23内，盖板22安装于上衬套221上方，且盖板22通过数个紧固螺钉222与支座21可拆卸连接，支座21一端与滑块53一端固定连接。

安装时，将电缆1固定在电缆固定孔23内，盖上盖板22，并通过旋转紧固螺钉222将电缆1固定；半圆形的下衬套213和上衬套221的内直径应略小于电缆1的直径，具体值为：电缆1的直径＝下衬套213或上衬套221的内直径+0.5mm至1mm，为了防止电缆1在电缆固定孔23内打滑，下衬套213和上衬套221内部还可以设有一层防滑层。

曲柄连杆机构5还包括第二L形推杆55、第二连杆551、第二曲柄552、固定杆56、从动齿轮58和从动齿轮轴581；

齿轮安装座59上部还设有从轴孔592，从动齿轮58与从动齿轮轴581配合，且从动齿轮轴581安装在从轴孔592内并与其活动连接；

第二L形推杆55一端固定在滑块53另一侧，第二曲柄552一端安装在主动齿轮轴571另一端并与其固定连接，第二连杆551一端与第二L形推杆55的另一端铰接，第二连杆551的另一端与第二曲柄552的另一端铰接，第二L形推杆55与第一L形推杆54通过固定杆56连接，第二L形推杆55的另一端与第一L形推杆54的另一端长度不等。

由于第一L形推杆54带动主动齿轮轴571旋转时存在第一行程死角，所谓的第一行程死角即第一连杆541与第一曲柄542呈一条直线时，第一连杆541无法带动主动齿轮轴571旋转，增加的第二连杆551与第二曲柄552的第二行程死角不与第一行程死角重合，当第二L形推杆55的另一端与第一L形推杆54的另一端长度不等、第一曲柄542长度与第二曲柄552长度相等时，即可保证第二行程死角不与第一行程死角重合，此时转矩通过从动齿轮轴581输出，从而保证本机构的正常运行，提高本装置的可靠性。

下固定板32上开设有数个第一滑杆孔321和一个主滑杆孔322，主滑杆孔322在数个第一滑杆孔321中心，上固定板33上开设有数个第二滑杆孔331；

减震机构34又包括主滑杆341、弹簧343和数根从滑杆344，主滑杆341一端通过弹簧安装座342固定安装在上固定板33上，主滑杆341另一端穿过主滑杆孔322并与其滑动连接，弹簧343套在主滑杆341上，且弹簧343一端通过弹簧安装座342固定安装在上固定板33上，弹簧343另一端固定安装在下固定板32上，数根从滑杆344一端分别固定在数个第二滑杆孔331内，数根从滑杆344另一端分别穿过数个第一滑杆孔321并分别与其滑动连接。

弹簧343可以降低滑轮安装板31所受到的竖直方向上的震动，保证滑动单元3正常运行，同时数个减震机构34还能够适应两端电缆1的高度，减少电缆座2竖直方向上的受力。例如，安装本装置的电力塔与前后两个相邻的电力塔安装地势高度不同时，地势低方向的数个减震机构34被压缩，地势高方向的数个减震机构34被拉伸，电缆座2偏向地势低方向。

电缆座2内部设有减重孔211。增加减重孔211能够降低电缆座2的质量，从而降低电缆座2来回运动时的惯性，提高结构强度。

滑动单元3还设有数个第一滑轮35，数个第一滑轮35和数个第二滑轮36依次交叉均匀地安装在安装板31下部，且数个第一滑轮35与滑槽37的侧壁滚动连接。

数个第一滑轮35在滑槽37的侧壁来回滚动，设置数个第一滑轮35的原因是：电力塔两端的电缆1的摆动幅度始终不可能保持一致，这就会导致滑轮安装板31会对滑槽37的侧壁产生摩擦，增加数个第一滑轮35能够有效降低滑轮安装板31对滑槽37侧壁产生的摩擦，提高使用寿命。

实施例二相对于实施例一的优点在于：

实施例二中的装置有效降低滑轮安装板31对滑槽37侧壁产生的摩擦，提高使用寿命；增加减重孔211能够降低电缆座2的质量，从而降低电缆座2来回运动时的惯性，提高结构强度；能够适应两端电缆1的高度，减少电缆座2竖直方向上的受力。

如上述的一种用于电网的能量收集装置的使用方法，包括以下步骤：

S1，设备的安装，将电缆1固定在电缆固定孔23内，盖上盖板22，并通过旋转紧固螺钉222将电缆1固定；同时，将两块磁铁42磁极相异地安装在两个磁铁安装槽371内；

S2，能量转换收集，当电缆1左右摆动时，电缆1通过电缆座2带动滑轮安装板31在滑槽37内部左右往复滑动，数个第二滑轮36在滑槽37的低壁来回滚动；

电缆座2带动滑块53、第一L形推杆54和第二L形推杆55在滑轨521方向上同步往复直线运动，第一L形推杆54和第二L形推杆55带动主动齿轮57旋转，转矩通过从动齿轮轴581输出；

S3，电磁感应缓冲监测，切割棒41切割磁感线，切割棒41能产生电动势，封闭的电路中产生电流，电流表43记录电流的大小，从而通过电流大小监测电缆摆动幅度，同时，电阻44发热，消耗电能，热量直接被高空的气流带走，实现散热；这部分热量的最终来源即为电缆1摆动的能量；

S4，S2和S3同步进行。

本发明的方法操作方便，简单易懂；通过电缆座2对电缆1实现固定，通过滑动单元3将电缆1的摆动转换为往复滑动，通过曲柄连杆机构5将往复直线运动转换为旋转运动，旋转的转矩可供利用；同时，通过缓冲检测单元4的电磁感应原理监测电缆1晃动，以及降低电缆1应摇摆受到的拉应力，提高电缆1的使用寿命。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：包括安装在电力塔上方滑动单元(3)和曲柄连杆机构(5)，所述滑动单元(3)上部固定有电缆座(2)，所述电缆座(2)与曲柄连杆机构(5)活动连接，所述曲柄连杆机构(5)输出转矩，所述滑动单元(3)上设有缓冲检测单元(4)，电缆(1)穿过并固定在电缆座(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：所述曲柄连杆机构(5)又包括底座(51)、滑块(53)、第一L形推杆(54)、第一连杆(541)、第一曲柄(542)、主动齿轮(57)和主动齿轮轴(571)，所述底座(51)安装在电力塔上，且所述底座(51)上固定有滑块安装座(52)和齿轮安装座(59)，所述滑块安装座(52)上部设有滑轨(521)，所述滑块(53)在滑轨(521)内并与其滑动连接，所述滑块(53)一端与电缆座(2)连接；

所述齿轮安装座(59)上部设有主轴孔(591)，所述主轴孔(591)在滑块(53)滑动轨迹的延长线上，所述主动齿轮(57)与主动齿轮轴(571)配合，且所述主动齿轮轴(571)安装在主轴孔(591)内并与其活动连接；

所述第一L形推杆(54)一端固定在滑块(53)一侧，所述第一曲柄(542)一端安装在主动齿轮轴(571)一端并与其固定连接，所述第一连杆(541)一端与第一L形推杆(54)的另一端铰接，所述第一连杆(541)的另一端与第一曲柄(542)的另一端铰接。

3.根据权利要求2所述的一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：所述滑动单元(3)又包括滑轮安装板(31)、下固定板(32)、上固定板(33)、数个减震机构(34)、数个第二滑轮(36)和滑槽(37)，所述滑槽(37)固定安装在电力塔上，所述滑轮安装板(31)下部在滑槽(37)内，数个所述第二滑轮(36)均匀安装在滑轮安装板(31)下部，数个所述第二滑轮(36)与滑槽(37)的低壁滚动连接，所述下固定板(32)固定在滑轮安装板(31)上部，所述上固定板(33)固定在电缆座(2)下部，下固定板(32)与上固定板(33)之间通过数个所述减震机构(34)活动连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：所述滑槽(37)的侧壁上对称开设有两个磁铁安装槽(371)；

所述缓冲检测单元(4)又包括切割棒(41)、两块磁铁(42)和导线(45)，两块所述磁铁(42)分别安装在两个磁铁安装槽(371)内，且两块所述磁铁(42)安装时，磁极相异，所述切割棒(41)为金属棒且竖直安装在滑轮安装板(31)下部，所述切割棒(41)与滑轮安装板(31)之间绝缘，所述切割棒(41)在两块磁铁(42)之间往复运动，所述导线(45)连接在切割棒(41)两端，且所述导线(45)与切割棒(41)形成封闭电路，所述导线(45)上还串联有电流表(43)和电阻(44)。

5.根据权利要求4所述的一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：所述电缆座(2)又包括支座(21)和盖板(22)，所述支座(21)固定在滑动单元(3)上，所述支座(21)上方开设有衬套卡槽(212)，所述衬套卡槽(212)内部镶嵌有下衬套(213)和上衬套(221)，所述下衬套(213)和上衬套(221)均为半圆形，且所述下衬套(213)和上衬套(221)中间构成的圆形空间为电缆固定孔(23)，电缆(1)固定在所述电缆固定孔(23)内，所述盖板(22)安装于上衬套(221)上方，且所述盖板(22)通过数个紧固螺钉(222)与支座(21)可拆卸连接，所述支座(21)一端与滑块(53)一端固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：所述曲柄连杆机构(5)还包括第二L形推杆(55)、第二连杆(551)、第二曲柄(552)、固定杆(56)、从动齿轮(58)和从动齿轮轴(581)；

所述齿轮安装座(59)上部还设有从轴孔(592)，所述从动齿轮(58)与从动齿轮轴(581)配合，且所述从动齿轮轴(581)安装在从轴孔(592)内并与其活动连接；

所述第二L形推杆(55)一端固定在滑块(53)另一侧，所述第二曲柄(552)一端安装在主动齿轮轴(571)另一端并与其固定连接，所述第二连杆(551)一端与第二L形推杆(55)的另一端铰接，所述第二连杆(551)的另一端与第二曲柄(552)的另一端铰接，所述第二L形推杆(55)与第一L形推杆(54)通过固定杆(56)连接，所述第二L形推杆(55)的另一端与第一L形推杆(54)的另一端长度不等。

7.根据权利要求6所述的一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：所述下固定板(32)上开设有数个第一滑杆孔(321)和一个主滑杆孔(322)，所述主滑杆孔(322)在数个第一滑杆孔(321)中心，所述上固定板(33)上开设有数个第二滑杆孔(331)；

所述减震机构(34)又包括主滑杆(341)、弹簧(343)和数根从滑杆(344)，所述主滑杆(341)一端通过弹簧安装座(342)固定安装在上固定板(33)上，所述主滑杆(341)另一端穿过主滑杆孔(322)并与其滑动连接，所述弹簧(343)套在所述主滑杆(341)上，且所述弹簧(343)一端通过弹簧安装座(342)固定安装在上固定板(33)上，所述弹簧(343)另一端固定安装在下固定板(32)上，数根所述从滑杆(344)一端分别固定在数个第二滑杆孔(331)内，数根所述从滑杆(344)另一端分别穿过数个第一滑杆孔(321)并分别与其滑动连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：所述电缆座(2)内部设有减重孔(211)。

9.根据权利要求8所述的一种用于电网的能量收集装置，其特征在于：所述滑动单元(3)还设有数个第一滑轮(35)，数个所述第一滑轮(35)和数个第二滑轮(36)依次交叉均匀地安装在安装板(31)下部，且数个所述第一滑轮(35)与滑槽(37)的侧壁滚动连接。

10.如权利要求9所述的一种用于电网的能量收集装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，设备的安装，将电缆(1)固定在所述电缆固定孔(23)内，盖上盖板(22)，并通过旋转紧固螺钉(222)将电缆(1)固定；同时，将两块所述磁铁(42)磁极相异地安装在两个磁铁安装槽(371)内；

S2，能量转换收集，当电缆(1)左右摆动时，电缆(1)通过电缆座(2)带动所述滑轮安装板(31)在滑槽(37)内部左右往复滑动，数个所述第二滑轮(36)在滑槽(37)的低壁来回滚动；

所述电缆座(2)带动滑块(53)、第一L形推杆(54)和第二L形推杆(55)在滑轨(521)方向上同步往复直线运动，第一L形推杆(54)和第二L形推杆(55)带动所述主动齿轮(57)旋转，转矩通过从动齿轮轴(581)输出；

S3，电磁感应缓冲监测，所述切割棒(41)切割磁感线，所述切割棒(41)能产生电动势，封闭的电路中产生电流，所述电流表(43)记录电流的大小，从而通过电流大小监测电缆摆动幅度，同时，所述电阻(44)发热，消耗电能，热量直接被高空的气流带走，实现散热；这部分热量的最终来源即为电缆(1)摆动的能量；

S4，S2和S3同步进行。

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