CN113098119A - 一种多能源供能的输电线路振动监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多能源供能的输电线路振动监测装置，包括：多能源供能模块，用于采集能量；所述多能源供能模块包括太阳能电池模块，用于采集光能；风机模块，用于采集风能；能量采集器，用于采集输电线路振动的振动能量；能量管理模块，用于将多能源供能模块采集的能量转换为电能；传感器模块，包括多种传感器；所述传感器模块通过能量管理模块产生的电能供电，用于采集能够表征输电线路振动的多种参量。本发明基于能量采集技术的多能源供能模块，可实现在不同环境下对传感器模块进行供电，能够确保传感器模块能长期运转。

Description

一种多能源供能的输电线路振动监测装置
技术领域
本发明属于电气工程以及仪器科学与技术领域，涉及输电线路振动监测领域，特别涉及一种多能源供能的输电线路振动监测装置。
背景技术
输电线路容易受到风、雨、雪等气象条件的影响发生振动，造成线路断股、金具脱落等事故。为了保障输电线路安全稳定的运行，对输电线路的振动情况监测是非常有必要的。
泛在电力物联网建设要求在电力设备中铺设大量的传感设备，以解决人工监测效率低下的问题。在输电线路上安装传感器的方法能精确测量输电线路的振动参数，缺点是该方法面临供电和电池更换的问题，对在野外环境中需要长时间工作的传感器尤其不利。
目前，针对传感设备的传统供电方式是电池、射频和电压/电流互感取能，现有这些方法都存在不足，分别是电能存储容量有限、射频能量密度较低、成本过高的问题。因此，有必要为输电线路设计一种具有更优供电方式的振动监测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多能源供能的输电线路振动监测装置，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明基于能量采集技术的多能源供能模块，可实现在不同环境下对传感器模块进行供电，能够确保传感器模块能长期运转。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，包括：
多能源供能模块，用于采集能量；包括：
太阳能电池模块，用于采集光能；
风机模块，用于采集风能；
能量采集器，用于采集输电线路振动的振动能量；
能量管理模块，用于将多能源供能模块采集的能量转换为电能；
传感器模块，包括多种传感器；所述传感器模块通过能量管理模块产生的电能供电，用于采集能够表征输电线路振动的多种参量。
本发明的进一步改进在于，所述能量管理模块包括：第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路、超级电容器、电源管理电路和电池；
第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路的输出端分别与超级电容器相连接，所述超级电容器经电源管理电路给电池充电；其中，第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路分别用于太阳能电池模块、风机模块和能量采集器采集能量的整流。
本发明的进一步改进在于，所述电源管理电路包括：
充电控制电路，用于对输入的能量进行控制；
电池过压保护电路，用于实现电池充电的过电压保护；
稳压输出电路，用于实现稳定的电压输出。
本发明的进一步改进在于，所述多种传感器至少能够测量输电线路振动的加速度、频率和位移状态信息。
本发明的进一步改进在于，还包括：外壳，用于将所述输电线路振动监测装置固定安装于被测输电线路距线夹出口预设距离处。
本发明的进一步改进在于，所述预设距离为89mm。
本发明的进一步改进在于，所述外壳为立方体或圆环，采用合金材料制成，表面涂有绝缘材料。
本发明的进一步改进在于，所述输电线路振动监测装置测量导线相对于线夹的弯曲振幅并作为衡量导线振动程度指标。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的技术方案中，考虑到输电线路长时间处于振动状态，利用输电线路的振动能量是一个很好的供电方式；具体地，本发明基于能量采集技术的多能源供能模块能在不同的环境下给传感器模块供电，实现对传感器模块的自供电，确保传感器模块的长期运行；其中，利用太阳能、风能供电，使各种能量源优势互补，不仅能获得更多能量，还进一步提升了多能源供能模块的可靠性和稳定性。
本发明中，多能源供能模块采集到的能量经过各自的整流电路直接给超级电容器充电，再经过电源管理电路间接给电池充电，可实现在不同的环境条件下对传感器模块进行供电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种多能源供能的输电线路振动监测装置的示意框图；
图2是本发明实施例中，能量管理模块的示意框图；
图1和图2中，
1、多能源供能模块；101、太阳能电池；102、微型风机；103、能量采集器；
2、能量管理模块；201、整流电路；202、超级电容器；203、电源管理电路；204、电池；3、传感器模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，包括：多能源供能模块1、能量管理模块2、传感器模块3；其中，多能源供能模块1与能量管理模块2连接，能量管理模块2与传感器模块3连接；所述多能源供能的振动监测装置用于固定安装在被测输电线路上。
本发明实施例中，多能源供能模块1包括太阳能电池101、微型风机102和能量采集器103；多能源供能模块1对能量的采集包括太阳能电池101从外界环境中采集光能，微型风机102从外界环境中采集风能，能量采集器103从输电线路振动中采集振动能量。
优选的，根据输电线路所在环境选择其中一种或多种能源进行供电；其中，能量采集器103通过振动能量采集技术从输电线路振动中收集能量并将振动能转化为电能，可通过静电式、压电式、电磁式、摩擦电式或结合多种原理的方法实现，本发明实施例的装置通过多种能量源优势互补，提高了多能源供能模块1的可靠性和稳定性。
请参阅图2，本发明实施例中，能量管理模块2包括：太阳能电池101、微型风机102、能量采集器103各自的整流电路201以及超级电容器202、电源管理电路203和电池204；多能源供能模块1采集到的能量经过各自的整流电路201直接给超级电容器202充电，也可再经过电源管理电路203间接给电池204充电；其中，电源管理电路203指示并判断电池204的电量是否低于阈值电压上限；当电池204的电量低于阈值电压上限时，由超级电容器202间接给电池充电，当电池204的电量高于或等于阈值电压上限时，停止对电池204充电，直接和间接的充电方式充分利用环境中的能量，使传感器模块3能够长期稳定持续地工作。
本发明实施例中，电源管理电路203包括：充电控制电路、电池过压保护电路、稳压输出电路等，多能源供能模块1收集到的能量经过处理后才能为传感器模块3所使用。
本发明实施例中，传感器模块3由一个或多个能测量输电线路振动的加速度、频率、位移等状态信息的传感器构成。
本发明实施例中，多能源供能的输电线路振动监测装置固定安装于输电线路上，设置有外壳；外壳为立方体、圆环或其他形状壳体，便于安装和固定在被测输电线路距线夹出口89mm处，测量导线相对于线夹的弯曲振幅作为衡量导线振动程度，采用合金材料制成，表面涂有绝缘材料。
本发明实施例的装置考虑到输电线路长时间处于振动状态，利用输电线路的振动能量是一个很好的供电方式。同时利用太阳能、风能供电，使各种能量源优势互补，不仅能获得更多能量，还提升了多能源供能模块的可靠性和稳定性。基于能量采集技术的多能源供能模块能在不同的环境下给传感器模块供电，实现对传感器模块的自供电，确保传感器模块的长期运行。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多能源供能的输电线路振动监测装置，其特征在于，包括：
多能源供能模块(1)，用于采集能量；包括：
太阳能电池模块，用于采集光能；
风机模块，用于采集风能；
能量采集器，用于采集输电线路振动的振动能量；
能量管理模块(2)，用于将多能源供能模块(1)采集的能量转换为电能；
传感器模块(3)，包括多种传感器；所述传感器模块(3)通过能量管理模块(2)产生的电能供电，用于采集能够表征输电线路振动的多种参量。
2.根据权利要求1所述的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，其特征在于，所述能量管理模块(2)包括：第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路、超级电容器(202)、电源管理电路(203)和电池(204)；
第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路的输出端分别与超级电容器(202)相连接，所述超级电容器(202)经电源管理电路(203)给电池(204)充电；其中，第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路分别用于太阳能电池模块、风机模块和能量采集器采集能量的整流。
3.根据权利要求2所述的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，其特征在于，所述电源管理电路(203)包括：
充电控制电路，用于对输入的能量进行控制；
电池过压保护电路，用于实现电池充电的过电压保护；
稳压输出电路，用于实现稳压输出。
4.根据权利要求1所述的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，其特征在于，所述多种传感器至少能够测量输电线路振动的加速度、频率和位移状态信息。
5.根据权利要求1所述的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，其特征在于，还包括：
外壳，用于将所述输电线路振动监测装置固定安装于被测输电线路距线夹出口预设距离处。
6.根据权利要求5所述的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，其特征在于，所述预设距离为89mm。
7.根据权利要求5所述的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，其特征在于，所述外壳为立方体或圆环，采用合金材料制成，表面涂有绝缘材料。
8.根据权利要求5所述的一种多能源供能的输电线路振动监测装置，其特征在于，所述输电线路振动监测装置测量导线相对于线夹的弯曲振幅并作为衡量导线振动程度指标。
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