CN114614554A - 一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，涉及供电技术领域，所述供电系统包括：悬垂线夹、风振换能器和储能供电装置，所述悬垂线夹上端与输电线杆塔连接、下端与输电线连接，所述风振换能器设于所述悬垂线夹上，所述风振换能器用于将风能转化为电能输出，所述储能供电装置与所述风振换能器连接，所述储能供电装置用于存储所述风振换能器输出的电能，并向输电线杆塔倾角传感器供电。本发明设置风振换能器和储能供电装置，风振换能器设在悬垂线夹上，所述风振换能器将风能转化为电能输出，所述储能供电装置用于存储所述风振换能器输出的电能，并向输电线杆塔倾角传感器供电，有效提高倾角传感器运行续航能力。
Description
技术领域
本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统。
背景技术
输电线杆塔长期在室外恶劣自然环境下服役使用，加上我国地势条件复杂，以及煤矿开采、工程施工、人为破坏等原因，输电线杆塔经常发生位移、倾斜、开裂、沉落等现象，塔体倾斜对输电网的安全运行造成极大威胁。通过使用倾角传感器对输电线杆塔状态进行监测，可及时帮助维修人员了解铁塔的日常安全状况。
倾角传感器布置于野外杆塔处，目前主要通过自行配备电池进行供电，但是电池续航力有限，同时野外也难以外接电源保证电池电量充裕，难以保证倾角传感器长时间正常工作。
发明内容
本发明实施例提供一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，以解决相关技术中现有输电线杆塔倾角传感器采用电池供电，续航能力不足的技术问题。
本发明实施例提供了一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，所述供电系统包括：
悬垂线夹，其上端与输电线杆塔连接、下端与输电线连接；
风振换能器，其设于所述悬垂线夹上，所述风振换能器用于将风能转化为电能输出；
储能供电装置，其与所述风振换能器连接，所述储能供电装置用于存储所述风振换能器输出的电能，并向输电线杆塔倾角传感器供电。
一些实施例中，所述风振换能器包括：
六个固定座，其分别设在所述悬垂线夹的前后、左右、上下六个侧面上；
六个弧形压电换能柱，其分别对应设在六个所述固定座上；
球形振动体，其设在六个所述弧形压电换能柱围成的空间内且与六个所述弧形压电换能柱连接；当所述球形振动体随风振动时，六个所述弧形压电换能柱在前后、左右、上下三个方向产生三个电压。
一些实施例中，所述供电系统还包括：
两个换线器，其与六个所述弧形压电换能柱连接，所述换线器用于将六个所述弧形压电换能柱产生的三个电压串联。
一些实施例中，每个所述换线器均包括：
两个电势比较单元，其分别用于确定四个所述弧形压电换能柱产生的两个电压的正负极性并输出逻辑信号；
逻辑控制单元，其用于根据逻辑信号控制换线开关切换连接端，以将该四个所述弧形压电换能柱产生的两个电压串联。
一些实施例中，所述储能供电装置包括：整流电路和电池；
所述整流电路与两个所述换线器连接，所述整流电路用于将所述换线器输出的电能整流后输出至所述电池存储，所述电池向输电线杆塔倾角传感器供电。
一些实施例中，所述储能供电装置还包括：
蓄能电容，其设于所述整流电路和电池之间。
一些实施例中，所述储能供电装置还包括：
充电控制电路，所述充电控制电路与所述整流电路和电池连接，所述充电控制电路用于控制所述整流电路的输出电流大小。
一些实施例中，所述整流电路为全波桥式整流电路。
一些实施例中，所述球形振动体为热塑性弹性材料制成。
一些实施例中，所述弧形压电换能柱采用压电锆钛酸铅陶瓷制成。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，设置风振换能器和储能供电装置，风振换能器设在悬垂线夹上，所述风振换能器将风能转化为电能输出，所述储能供电装置用于存储所述风振换能器输出的电能，并向输电线杆塔倾角传感器供电，有效提高了传感器运行续航能力，具有良好的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的风振换能器的示意图；
图3为本发明实施例提供的两个换线器的工作示意图；
图中：1、悬垂线夹；2、风振换能器；21、固定座；22、弧形压电换能柱；23、球形振动体；3、储能供电装置；31、整流电路；32、电池；33、蓄能电容；34、充电控制电路；4、换线器；41、电势比较单元；42、逻辑控制单元；5、输电线杆塔倾角传感器；6、输电线杆塔；7、输电线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其能解决现有输电线杆塔倾角传感器采用电池供电，续航能力不足的技术问题。
参见图1所示，本发明实施例提供了一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，所述供电系统包括：悬垂线夹1、风振换能器2和储能供电装置3。
所述悬垂线夹1上端与输电线杆塔连接、下端与输电线连接，所述风振换能器2设于所述悬垂线夹1上，所述风振换能器2用于将风能转化为电能输出，所述储能供电装置3与所述风振换能器2连接，所述储能供电装置3用于存储所述风振换能器2输出的电能，并向输电线杆塔倾角传感器供电。
本发明实施例中的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，设置风振换能器和储能供电装置，风振换能器设在悬垂线夹上，所述风振换能器将风能转化为电能输出，所述储能供电装置用于存储所述风振换能器输出的电能，并向输电线杆塔倾角传感器供电，有效提高了传感器运行续航能力。
提出了一种利用输电线路风振能量的杆塔倾角传感器供电系统，能够将输电线路在风中工作时振动产生的能量收集并存储到电池中，从而为杆塔倾角传感器供电，有效提高了传感器运行续航能力。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述风振换能器2包括：六个固定座21、六个弧形压电换能柱22和球形振动体23。
六个所述固定座21分别设在所述悬垂线夹1的前后、左右、上下六个侧面上，六个所述弧形压电换能柱22分别对应设在六个所述固定座21上，所述球形振动体23设在六个所述弧形压电换能柱22围成的空间内且与六个所述弧形压电换能柱22连接。当所述球形振动体23随风振动时，六个所述弧形压电换能柱22在前后、左右、上下三个方向产生三个电压。
具体地，参见图2所示，在风的作用下，基于卡门漩涡原理，所述球形振动体23在空间中三个方向存在不同强度的振动，使得六个所述弧形压电换能柱22根据压电效应产生三个电压，图2中1a，1b，2a，2b，3a，3b分别为与六个所述弧形压电换能柱22连接的电缆，当所述球形振动体23振动时，1a和1b、2a和2b、3a和3b之间产生三个电压。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述供电系统还包括：两个换线器4，两个所述换线器4与六个所述弧形压电换能柱22连接，所述换线器4用于将六个所述弧形压电换能柱22产生的三个电压串联。
进一步地，每个所述换线器4均包括：两个电势比较单元41和逻辑控制单元42。
两个所述电势比较单元41分别用于确定四个所述弧形压电换能柱22产生的两个电压的正负极性并输出逻辑信号。所述逻辑控制单元42用于根据逻辑信号控制换线开关切换连接端，以将该四个所述弧形压电换能柱22产生的两个电压串联。
具体地，参见图3所示，以1a、1b、2a、2b所连接的换线器为例，若1a电势大于1b电势，2a电势大于2b电势，此时1a与2a均为正极性、1b与2b均为负极性，两个电势比较单元41均输出逻辑信号“1”，经所述逻辑控制单元42异或计算输出逻辑信号“0”，控制换线开关切换连接端，此时1b与2a相连，从而保证了1a、1b输出电缆负极性接2a、2b输出电缆正极性。而当1a电势小于1b电势，2a电势小于2b电势，此时1a与2a均为负极性、1b与2b均为正极性，两个电势比较单元41均输出逻辑信号“0”，经所述逻辑控制单元42异或计算同样输出逻辑信号“0”，控制换线开关切换连接端，1b与2a相连，从而保证了1a、1b输出电缆正极性接2a、2b输出电缆负极性。
若1a电势大于1b电势，2a电势小于2b电势，此时1a与2b均为正极性、1b与2a均为负极性，两个电势比较单元41分别输出逻辑信号“0”和“1”，经所述逻辑控制单元42异或计算输出逻辑信号“1”，控制换线开关切换连接端，此时1b与2b相连，从而保证了1a、1b输出电缆负极性接2a、2b输出电缆正极性。而当1a电势小于1b电势，2a电势大于2b电势，此时1a与2b均为负极性、1b与2a均为正极性，两个电势比较单元41分别输出逻辑信号“0”和“1”，经所述逻辑控制单元42异或计算同样输出逻辑信号“1”，控制换线开关切换连接端，1b与2b相连，从而保证了1a、1b输出电缆正极性接2a、2b输出电缆负极性。同理，2a、2b、3a、3b所连接的换线器进行类似的操作，可使六个所述弧形压电换能柱22产生的三个电压串联，实现输出电压的绝对值最大。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述球形振动体23为热塑性弹性材料制成。可选地，所述球形振动体23是一种茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性材料，表面增韧改性，提高振动传递率，材料密度为0.862g/cm2，熔流率190℃/2.16kg为1.2g/10min，门尼粘度为20MU。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述弧形压电换能柱22采用压电锆钛酸铅陶瓷制成，其中锆钛比可为53:47，所述弧形压电换能柱22的弧形圆心角为45°，柱截面半径22mm，柱高3mm。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述储能供电装置3包括：整流电路31和电池32。
所述整流电路31与所述换线器4连接，所述整流电路31用于将所述换线器3输出的电能整流后输出至所述电池32存储，所述电池32向输电线杆塔倾角传感器5供电。可选地，所述整流电路31为全波桥式整流电路，所述电池32采用锂离子电池。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述储能供电装置3还包括：蓄能电容33，其设于所述整流电路31和电池32之间，所述蓄能电容33保证所述电池32充电的稳定。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述储能供电装置3还包括：充电控制电路34，所述充电控制电路34与所述整流电路31和电池32连接，所述充电控制电路34用于控制所述整流电路31的输出电流大小，保证充电安全。所述充电控制电路34可采用SGM41509芯片作为控制芯片，在为3.84V至4.608V电池充电时最大充电电流5A，工作温度范围为-40℃至+85℃，5V输入1.5A充电电流时充电效率可为94.5%。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于，所述供电系统包括：
悬垂线夹（1），其上端与输电线杆塔（6）连接、下端与输电线（7）连接；
风振换能器（2），其设于所述悬垂线夹（1）上，所述风振换能器（2）用于将风能转化为电能输出；
储能供电装置（3），其与所述风振换能器（2）连接，所述储能供电装置（3）用于存储所述风振换能器（2）输出的电能，并向输电线杆塔倾角传感器（5）供电。
2.如权利要求1所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于，所述风振换能器（2）包括：
六个固定座（21），其分别设在所述悬垂线夹（1）的前后、左右、上下六个侧面上；
六个弧形压电换能柱（22），其分别对应设在六个所述固定座（21）上；
球形振动体（23），其设在六个所述弧形压电换能柱（22）围成的空间内且与六个所述弧形压电换能柱（22）连接；当所述球形振动体（23）随风振动时，六个所述弧形压电换能柱（22）在前后、左右、上下三个方向产生三个电压。
3.如权利要求2所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括：
两个换线器（4），其与六个所述弧形压电换能柱（22）连接，所述换线器（4）用于将六个所述弧形压电换能柱（22）产生的三个电压串联。
4.如权利要求3所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于，每个所述换线器（4）均包括：
两个电势比较单元（41），其分别用于确定四个所述弧形压电换能柱（22）产生的两个电压的正负极性并输出逻辑信号；
逻辑控制单元（42），其用于根据逻辑信号控制换线开关切换连接端，以将该四个所述弧形压电换能柱（22）产生的两个电压串联。
5.如权利要求3所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于，所述储能供电装置（3）包括：整流电路（31）和电池（32）；
所述整流电路（31）与两个所述换线器（4）连接，所述整流电路（31）用于将所述换线器（4）输出的电能整流后输出至所述电池（32）存储，所述电池（32）向输电线杆塔倾角传感器（5）供电。
6.如权利要求5所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于，所述储能供电装置（3）还包括：
蓄能电容（33），其设于所述整流电路（31）和电池（32）之间。
7.如权利要求5所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于，所述储能供电装置（3）还包括：
充电控制电路（34），所述充电控制电路（34）与所述整流电路（31）和电池（32）连接，所述充电控制电路（34）用于控制所述整流电路（31）的输出电流大小。
8.如权利要求5所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于：所述整流电路（31）为全波桥式整流电路。
9.如权利要求2所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于：所述球形振动体（23）为热塑性弹性材料制成。
10.如权利要求2所述的用于输电线杆塔倾角传感器的供电系统，其特征在于：所述弧形压电换能柱（22）采用压电锆钛酸铅陶瓷制成。
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| CN (1) | CN114614554B (zh) |
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- 2022-05-12 CN CN202210512801.0A patent/CN114614554B/zh active Active
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| CN114614554B (zh) | 2022-08-12 |
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