JP7275799B2 - power supply system - Google Patents

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Description

この発明は、架空線を支える鉄塔に設けられた各種設備などに対して、当該各種設備において使用する電力を供給する電力供給システムに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply system for supplying electric power used in various facilities, such as facilities installed in steel towers supporting overhead lines.

通常、架空線を支える鉄塔には、各種の設備が設けられている。具体的には、航空障害灯、監視カメラ、照明や各種センサーなどがあり、いずれも、電力の供給を受けて稼働する。したがって、それらの各種設備に対して、当該各種設備が使用する電力を供給するための電源を確保する必要がある。従来、鉄塔に電力の供給が必要な各種設備を設置する場合に、以下の方法により電源を確保し、電力を供給する。 Generally, a steel tower supporting an overhead line is provided with various facilities. Specifically, there are aircraft obstacle lights, surveillance cameras, lighting, various sensors, etc., all of which are powered by electricity. Therefore, it is necessary to secure a power supply for supplying electric power used by the various facilities to those various facilities. Conventionally, when installing various equipment that requires power supply to a steel tower, a power supply is secured and power is supplied by the following method.

一つの方法(第1の方法)としては、配電線により電源を鉄塔まで配線して、その電源によって各種設備へ電力を供給することで、各種設備を稼働させる方法である。設備がバッテリー内蔵の制御装置の場合は、短時間の停電などであっても当該バッテリーでの電力供給をおこなうことができる。 One method (first method) is a method in which a power supply is wired to a steel tower through a distribution line, and power is supplied to various facilities by the power supply to operate various facilities. If the equipment is a control device with a built-in battery, power can be supplied from the battery even in the event of a short-term power outage.

この方法にあっては、常時、安定した電源を確保することが困難な箇所での各種設備の稼働に適している。この方法は、供給専用線(電柱・配電線よる電源)架設するので、発電方式ではないため、発電状況に影響されることなく、安定した電源を供給することができる。 This method is suitable for the operation of various facilities in places where it is difficult to secure a stable power source all the time. This method installs a dedicated supply line (electric pole/distribution line power supply), so it is not a power generation method, so it is possible to supply stable power without being affected by the power generation situation.

もう一つの方法(第2の方法)としては、鉄塔に太陽光パネルを設置して、太陽光パネルで発電した電気を蓄電池に蓄電して、蓄電池から各種設備へ電力を供給することで、各種設備を稼働させる方法である。 Another method (second method) is to install solar panels on the steel tower, store the electricity generated by the solar panels in storage batteries, and supply power from the storage batteries to various facilities. It is a method of operating equipment.

この方法にあっては、山間部などで、供給専用線(電柱・配電線よる電源)架設による供給が困難な箇所での各種設備の稼働に適している。 This method is suitable for the operation of various facilities in mountainous areas where it is difficult to supply power by constructing dedicated supply lines (electric poles or power supply lines).

関連する技術として、たとえば、送電線設備を利用した新しい発電システムおよび発電方法であって、送電鉄塔に配設された送電線を支持する支持部と、発電部とを有し、支持部は、一端が送電線に接続される支持線と、支持線と協動して回転する回転体と、を含み、発電部は、支持線が送電線の張力によって初期位置から回転体に対して相対移動することにより発電する、発電システムに関する技術がある(たとえば、下記特許文献1を参照。)。 As a related technology, for example, a new power generation system and power generation method using transmission line equipment, which has a support section that supports the transmission line installed on the transmission tower and a power generation section, and the support section A support line, one end of which is connected to a power transmission line, and a rotating body that rotates in cooperation with the support line. There is a technology related to a power generation system that generates power by

特許第4668349号公報Japanese Patent No. 4668349

しかしながら、第1の方法である、配電線による電源供給をする場合には、山のふもとから鉄塔まで電柱を建てる必要があるため、地権者の承諾が得られないと建てることができないという問題点がある。また、台風による強風や倒木で配電線が断線し、電源供給が絶たれる虞れがあるという問題点がある。また、山間部における工事のため、資材運搬や設置工事などの建設コストがかかるという問題点がある。 However, in the case of the first method, power supply through distribution lines, it is necessary to build a utility pole from the foot of the mountain to the steel tower, so there is a problem that it cannot be built without the consent of the landowner. There is In addition, there is a problem that power supply may be cut off due to the disconnection of distribution lines due to strong winds or fallen trees caused by typhoons. In addition, there is a problem that construction costs such as transportation of materials and installation work are high due to construction in mountainous areas.

また、第2の方法である、太陽光発電による電源供給を供給する場合には、太陽光が遮蔽される場所では、発電できないという問題点がある。また、天気が曇りや雨の場合、十分に発電することができないという問題点がある。また、太陽光パネル周辺の樹木が成長し、パネルを隠してしまう場合があり、その場合に、発電効率が下がるという問題点がある。また、発電は日中のみであって、夜間は発電されず、発電効率が悪いという問題点がある。 In addition, in the case of supplying power by photovoltaic power generation, which is the second method, there is a problem that power cannot be generated in places where sunlight is blocked. In addition, there is a problem that sufficient power cannot be generated when the weather is cloudy or rainy. In addition, trees around the solar panels may grow and cover the panels, in which case there is a problem of reduced power generation efficiency. In addition, power is generated only during the daytime, and no power is generated at night, resulting in poor power generation efficiency.

また、第2の方法は、太陽光パネルなど重量または受風面積が大きな装置が必要になるため、設置にあたり鉄塔の補強などが必要になり、鉄塔の補強のためのコストがかかるという問題点がある。 In addition, the second method requires equipment such as solar panels that are heavy or have a large wind-swept area. be.

したがって、架空線を支える鉄塔に設けられた各種設備などにおいて使用する電力を供給するために、配電線による電源供給方法や、太陽光発電による電源供給方法に代わる新たな電力供給システムが要望されている。 Therefore, in order to supply power to various equipment installed on steel towers that support overhead lines, there is a demand for a new power supply system that replaces the power supply method using distribution lines and the power supply method using photovoltaic power generation. there is

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、架空線を支える鉄塔に設けられた各種設備などにおいて使用する電力を供給する、従来の方法に代わる新たなシステムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a new system that replaces the conventional method of supplying electric power for use in various equipment installed on steel towers that support overhead lines, in order to solve the problems of the conventional technology described above. and

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる電力供給システムは、架空線の振動により発電する振動発電装置と、前記振動発電装置によって発電した電力を蓄電する蓄電部と、前記蓄積部を制御して、蓄積した電力を構成部に供給する制御部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the power supply system according to the present invention includes a vibration power generation device that generates power by vibration of an overhead line, a power storage unit that stores the power generated by the vibration power generation device, and a control unit that controls the storage unit and supplies the stored power to the configuration unit.

また、この発明にかかる電力供給システムは、上記の発明において、外部との間の情報の送受信をおこなう通信装置を備え、前記制御部が、前記通信装置が受信した情報に基づいて、前記蓄電部を含む構成部を制御することを特徴とする。 Further, in the power supply system according to the present invention, in the above invention, the power supply system includes a communication device that transmits and receives information to and from the outside, and the control unit controls the power storage unit based on the information received by the communication device. is characterized by controlling a component including

また、この発明にかかる電力供給システムは、上記の発明において、前記構成部が、供給された電力を使用して、鉄塔の周辺を撮影し、撮影した画像または映像を外部へ送信する撮像装置であることを特徴とする。 Further, in the power supply system according to the present invention, in the above invention, the configuration unit is an imaging device that uses the supplied power to photograph the surroundings of the steel tower and transmits the photographed image or video to the outside. characterized by being

また、この発明にかかる電力供給システムは、上記の発明において、前記構成部が、供給された電力を使用して、架空線と樹木の離間距離を測定し、測定した結果を外部へ送信する測定装置であることを特徴とする。 Further, in the power supply system according to the present invention, in the above invention, the component measures the separation distance between the overhead line and the tree using the supplied power, and transmits the measured result to the outside. A device.

また、この発明にかかる電力供給システムは、上記の発明において、前記構成部が、鉄塔に備えられ、前記制御部によって供給された電力を使用して点灯する航空障害灯または故障点を標定する故障点標定装置であることを特徴とする。 Further, in the power supply system according to the present invention, in the above invention, the configuration unit is provided in a steel tower and is lit using the power supplied by the control unit. It is characterized by being a point orientation device.

また、この発明にかかる電力供給システムは、上記の発明において、前記構成部が、供給された電力を使用して、鉄塔の周辺を照射する照明装置であることを特徴とする。 Further, in the power supply system according to the present invention, in the above invention, the component is a lighting device that uses the supplied power to illuminate the periphery of the steel tower.

また、この発明にかかる電力供給システムは、上記の発明において、前記振動発電装置が、逆磁歪効果を用いて磁化の変化を生じさせて発電することを特徴とする。 Further, in the power supply system according to the present invention, in the above invention, the vibration power generation device generates power by causing a change in magnetization using an inverse magnetostriction effect.

この発明にかかる電力供給システムによれば、架空線を支える鉄塔に設けられた各種設備などにおいて使用する電力を供給する、従来の方法に代わる新たなシステムを提供することができるという効果を奏する。 According to the power supply system of the present invention, there is an effect that it is possible to provide a new system that replaces the conventional method of supplying power to be used in various facilities installed on steel towers that support overhead lines.

この発明にかかる実施の形態の電力供給システムの概要を説明する説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing explaining the outline|summary of the electric power supply system of embodiment concerning this invention. この発明にかかる実施の形態の電力供給システムの機能的構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of functional composition of a power supply system of an embodiment concerning this invention. 架空線の振動の原理を説明する説明図(その1)である。FIG. 2 is an explanatory diagram (part 1) for explaining the principle of vibration of an overhead wire; 架空線の振動の原理を説明する説明図(その2)である。FIG. 2 is an explanatory diagram (part 2) for explaining the principle of vibration of an overhead wire; 振動発電装置の原理を説明する説明図(その1)である。FIG. 2 is an explanatory diagram (part 1) for explaining the principle of the vibration power generator; 振動発電装置の原理を説明する説明図(その2)である。It is explanatory drawing (2) explaining the principle of a vibration electric power generating apparatus. 振動発電装置の原理を説明する説明図(その3)である。FIG. 3 is an explanatory diagram (part 3) for explaining the principle of the vibration power generator;

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電力供給システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。 Preferred embodiments of a power supply system according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

(電力供給システムの概要)
まず、本実施の形態の電源供給システムの概要について説明する。図1は、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムの概要を説明する説明図である。図1において、鉄塔101および102の間には、複数本の架空線(電線)103が設けられている。また、符号104は、架空地線である。
(Summary of power supply system)
First, an overview of the power supply system of the present embodiment will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an overview of a power supply system according to an embodiment of the invention. In FIG. 1 , a plurality of overhead wires (electric wires) 103 are provided between steel towers 101 and 102 . Reference numeral 104 is an overhead ground wire.

鉄塔101と102は、の高さは、電圧や設置場所などによって、鉄塔規模が大きくなる。電圧が66kVであれば、高さが25m程度で、重さが5~10トン程度であり、電圧が500kVであれば、高さが80m程度で、重さが70~100トン程度であり、その高さは各種存在する。特に、建設場所などによっては、高さが100mを超えるものもある。 The height of the steel towers 101 and 102 is increased depending on the voltage, installation location, and the like. If the voltage is 66 kV, the height is about 25 m and the weight is about 5 to 10 tons. If the voltage is 500 kV, the height is about 80 m and the weight is about 70 to 100 tons. There are various heights. In particular, depending on the construction site, etc., the height may exceed 100 m.

鉄塔101と102との間の距離は、鉄塔101、102を建設する環境などによっても異なるが、その間が数百メートルになる場合もある。 The distance between the pylons 101 and 102 varies depending on the environment in which the pylons 101 and 102 are constructed, and the distance may be several hundred meters.

本実施の形態の電源供給システムにおける振動発電装置は、微風振動によって発生する架空線の上下運動に着目し、当該上下運動を利用して発電し、その電力を鉄塔の各種設備に供給するものである。 The vibration power generation device in the power supply system of the present embodiment focuses on the vertical motion of the overhead wire generated by the vibration of the breeze, generates power using the vertical motion, and supplies the power to various facilities of the steel tower. be.

(電力供給システムの機能的構成)
図2は、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムの機能的構成の一例を示すブロック図である。図2においては、電力の流れを実線で示し、データの流れを破線で示している。
(Functional configuration of power supply system)
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the power supply system according to the embodiment of the invention. In FIG. 2, the power flow is indicated by a solid line and the data flow is indicated by a dashed line.

図2において、電力供給システムは、制御部200と、振動発電装置201と、蓄電部202と、カメラ203と、航空障害灯204と、各種センサー205と、故障点標定装置206と、LED照明207と、通信装置208と、を含む構成となっている。 In FIG. 2, the power supply system includes a control unit 200, a vibration power generation device 201, a power storage unit 202, a camera 203, an aircraft obstacle light 204, various sensors 205, a failure point locating device 206, and an LED lighting 207. , and a communication device 208 .

制御部200は、電力供給システムの全体の制御をつかさどる。制御部200は、図示を省略するCPUと、ブートプログラムなどのプログラムや各種データなどを記憶するとともに、CPUのワークエリアとして使用される、図示を省略するメモリと、によってその機能を実現することができる。 The control unit 200 takes charge of overall control of the power supply system. The control unit 200 can realize its functions by a CPU (not shown) and a memory (not shown) that stores programs such as a boot program and various data and is used as a work area for the CPU. can.

制御部200は、振動発電装置201における発電量を監視し、それにより、振動発電装置201の運転状況を把握することができる。具体的には、振動発電装置201において故障などが発生した場合に、発電量などからその状況を把握し、必要な対応策をおこなうことができる。たとえば、鉄塔の管理センターへ通報したり、補助バッテリーに切り替えたり、不要な構成部への電源供給を停止したりする制御をおこなう。 The control unit 200 monitors the amount of power generated by the vibration power generator 201 , thereby grasping the operating status of the vibration power generator 201 . Specifically, when a failure or the like occurs in the vibration power generation device 201, the situation can be grasped from the power generation amount or the like, and necessary countermeasures can be taken. For example, it performs control such as notifying the management center of the tower, switching to an auxiliary battery, and stopping the power supply to unnecessary components.

制御部200は、蓄電部202における蓄電量を監視し、それにより、蓄電部202の蓄電状況を把握することができる。具体的には、蓄電状況において、蓄電量は想定外の数値となった場合における、電力供給の制御をおこなうことができる。たとえば、振動発電装置201の故障のときと同様に、鉄塔の管理センターへ通報したり、補助バッテリーに切り替えたり、不要な構成部への電源供給を停止したりする制御をおこなう。 The control unit 200 monitors the amount of power stored in the power storage unit 202 and thereby can grasp the state of power storage in the power storage unit 202 . Specifically, it is possible to control power supply when the amount of stored electricity becomes an unexpected value in the state of electricity storage. For example, in the same way as when the vibration power generation device 201 fails, control is performed to notify the control center of the tower, switch to an auxiliary battery, and stop power supply to unnecessary components.

また、制御部200は、各構成部203~207に対するデータの入出力を含め、各構成部203~207の動作制御をおこなうようにしてもよい。 Further, the control unit 200 may control the operation of each of the constituent units 203 to 207, including data input/output with respect to each of the constituent units 203 to 207. FIG.

振動発電装置201は、架空線103の振動(たとえば微風振動など)により発電する。ここで、架空線103の代わりに、架空地線104を用いてもよい。振動発電装置201は、逆磁歪効果を用いて磁化の変化を生じさせて発電する。振動発電装置201の詳細な内容については、後述ずる図5~図7において説明する。 Vibration power generator 201 generates power by vibration of overhead wire 103 (for example, vibration of a breeze). Here, instead of the overhead wire 103, the overhead ground wire 104 may be used. The vibration power generator 201 uses the inverse magnetostriction effect to generate a change in magnetization to generate power. Details of the vibration power generator 201 will be described later with reference to FIGS. 5 to 7. FIG.

蓄電部202は、振動発電装置201によって発電した電力を蓄電する。蓄電部202は、具体的には、たとえば、リチウム電池や鉛蓄電池などの蓄電池によって、その機能を実現することができる。そして、制御部200は、蓄積部202を制御して、蓄積した電力を、各構成部(カメラ203、航空障害灯204、各種センサー205、故障点標定装置206、LED照明207)に供給する。 The power storage unit 202 stores power generated by the vibration power generation device 201 . Specifically, power storage unit 202 can realize its function by, for example, a storage battery such as a lithium battery or a lead storage battery. Then, the control unit 200 controls the storage unit 202 to supply the stored power to each component (camera 203, aircraft obstacle light 204, various sensors 205, failure point locator 206, LED lighting 207).

また、蓄電部202からの電力の供給は、通信装置208に対してもおこなわれる。また、蓄電部202からの電力の供給は、制御部200自身に対してもおこなわれる。また、必要に応じて、各構成部以外の他装置(図示を省略)に対しても、蓄電部202からの電力の供給をおこなうことができる。具体的には、他装置は、鉄塔周辺の電力設備や、周辺の鉄塔の設備などの各種装置であってもよい。また、点検や工事などにおける器具の電源として提供するようにしてもよい。 Power is also supplied from the power storage unit 202 to the communication device 208 . In addition, power is supplied from power storage unit 202 to control unit 200 itself. In addition, if necessary, power can be supplied from the power storage unit 202 to other devices (not shown) other than the components. Specifically, the other device may be various devices such as power equipment around the steel tower and equipment of the surrounding steel tower. It may also be provided as a power source for equipment used in inspections, construction work, and the like.

撮像装置の一例であるカメラ203は、制御部200によって蓄電部202から供給された電力を使用して、鉄塔101、102の周辺を撮影し、撮影した画像または映像を外部(たとえば、鉄塔101、102や鉄塔101、102の各種設備を管理する管理センターなど)へ送信する。画像または映像の送信は、たとえば、通信装置208を介しておこなうことができる。 The camera 203, which is an example of an imaging device, uses power supplied from the power storage unit 202 by the control unit 200 to photograph the surroundings of the towers 101 and 102, and transmits the photographed image or video to the outside (for example, the tower 101, 102 and the management center that manages various facilities of the steel towers 101 and 102). Transmission of images or videos can occur, for example, via communication device 208 .

航空障害灯204は、鉄塔101、102に備えられ、制御部200によって蓄電部202から供給された電力を使用して点灯する。航空障害灯204は、具体的には、たとえばLEDなどによって、その機能を実現することができる。 Obstacle lights 204 are provided in towers 101 and 102 and are lit using power supplied from power storage unit 202 by control unit 200 . Specifically, the aircraft obstacle light 204 can realize its function by, for example, an LED.

航空障害灯204は、夜間に飛行する航空機に対して超高層建築物や管制塔、鉄塔などの構築物の存在を示すために使用される赤色または白色の電灯である。点灯または明るくなったり暗くなったりする明滅をおこなう。日本国内において、航空法により地表または水面から60メートル以上の高さの鉄塔を含む建造物には航空障害灯の設置が義務付けられている。 Obstacle lights 204 are red or white lights used to indicate the presence of structures such as skyscrapers, control towers, and steel towers to aircraft flying at night. Lights up or flashes brighter or darker. In Japan, according to the Civil Aeronautics Law, installation of aircraft obstruction lights is obligatory on structures including steel towers that are 60 meters or more above the ground or water surface.

各種センサー205には、たとえば、架空線と樹木の離間距離を測定する測定装置などが含まれる。測定装置は、制御部200によって蓄電部202から供給された電力を使用して、架空線と樹木の離間距離を測定し、測定した結果を外部(管理センターなど)へ送信する。管理センターでは、受信した測定結果に基づいて、樹木の伐採計画などを立案することができる。 Various sensors 205 include, for example, a measuring device that measures the distance between the overhead wire and the tree. The measuring device uses power supplied from power storage unit 202 by control unit 200 to measure the separation distance between the overhead wire and the tree, and transmits the measurement result to the outside (management center, etc.). Based on the received measurement results, the management center can formulate a tree-cutting plan.

各種センサー205は、そのほかに、鉄塔101、102や架空線103などの状況、鉄塔101、102の環境の変化などを検知するセンサーなどであってもよい。より具体的には、気温計、湿度計、気圧計、風速計などのセンサーであってもよい。 The various sensors 205 may also be sensors that detect the status of the pylons 101 and 102 and the overhead line 103, changes in the environment of the pylons 101 and 102, and the like. More specifically, it may be a sensor such as a thermometer, a hygrometer, a barometer, an anemometer, or the like.

故障点標定装置206は、鉄塔に備えられ、制御部200によって蓄電部202から供給された電力を使用して、雷撃や断線等の送電線上の故障点を標定する。故障点の標定方式は、一般的には、監視送電線の一端に装置を設置し、故障送電線に高周波パルスを送出し、故障点からの反射波を受信するまでの時間から距離を標定する「パルスレーダー方式」や、監視送電線の両端にサージ受信センサーを設置し、故障サージの到達時間差から距離を標定する「サージ受信方式」や、送電線故障時の電圧、電流から故障点の位置を標定する「インピーダンス方式」などがある。 The failure point locating device 206 is provided in the steel tower, and uses power supplied from the power storage unit 202 by the control unit 200 to locate failure points on the transmission line due to lightning strikes, disconnections, and the like. The method of locating the fault point generally involves installing a device at one end of the monitoring transmission line, sending a high-frequency pulse to the fault transmission line, and locating the distance from the time it takes to receive the reflected wave from the fault point. "Pulse radar method", "surge reception method" that installs surge reception sensors at both ends of the monitoring transmission line and determines the distance from the arrival time difference of the failure surge, and the location of the failure point from the voltage and current at the time of transmission line failure There is an "impedance method" that orients the

LED照明207は、制御部200によって蓄電部202から供給された電力を使用して、鉄塔の周辺を照射する。LED照明207は、特に、夜間における鉄塔101、102付近における不審物監視や、鉄塔101、102や各種設備の点検や工事の際などに使用することができる。 The LED lighting 207 uses power supplied from the power storage unit 202 by the control unit 200 to illuminate the periphery of the steel tower. The LED lighting 207 can be used particularly for monitoring suspicious objects near the steel towers 101 and 102 at night, and for inspection and construction of the steel towers 101 and 102 and various facilities.

通信装置208は、外部との間の情報の送受信をおこなう。通信装置は、図示を省略する通信インタフェースを備えている。通信インタフェースは、インターネットなどのネットワークに接続され、コンピュータの内部と外部装置との無線の情報通信をつかさどる。より具体的には、無線LAN、Wi-Fi、移動通信規格(3G、4G、5G)、PHS回線などによる通信であってもよい。各種データやプログラムの取得を通信I/Fを介しておこなう。 A communication device 208 transmits and receives information to and from the outside. The communication device has a communication interface (not shown). The communication interface is connected to a network such as the Internet and controls wireless information communication between the inside of the computer and external devices. More specifically, it may be communication by wireless LAN, Wi-Fi, mobile communication standards (3G, 4G, 5G), PHS line, and the like. Acquisition of various data and programs is performed via the communication I/F.

そして、制御部200は、通信装置208が受信した情報に基づいて、蓄電部202を含む構成部203~207を制御する。具体的には、たとえば、各構成部への電力の供給の許可/停止、提供する電力量の上限を含む条件などに関する指示情報を、通信装置208が外部から受信し、受信した指示情報に基づいて、制御部200が、各構成部への電力の供給を制御するようにしてもよい。 Based on the information received by communication device 208 , control unit 200 controls configuration units 203 to 207 including power storage unit 202 . Specifically, for example, the communication device 208 externally receives instruction information regarding conditions including permission/suspension of power supply to each component and an upper limit of the amount of power to be provided, and based on the received instruction information. Then, the control unit 200 may control the power supply to each component.

また、たとえば、カメラ203に対する撮影画像または映像の送信指示や、撮影アングルの変更などの指示情報を、通信装置208が外部から受信し、受信した指示情報に基づいて、制御部200が、カメラ203の動作を制御するようにしてもよい。 Further, for example, the communication device 208 externally receives instruction information such as an instruction to transmit a photographed image or video to the camera 203 or a change in photographing angle, and the control unit 200 controls the camera 203 based on the received instruction information. You may make it control the operation|movement of.

(架空線の振動の原理)
つぎに、架空線の振動の原理について説明する。図3および図4は、架空線の振動の原理を説明する説明図である。図3は、カルマン渦を示す説明図であり、図4は、微風振動を示す説明図である。
(Principle of overhead wire vibration)
Next, the principle of vibration of an overhead wire will be explained. 3 and 4 are explanatory diagrams for explaining the principle of vibration of overhead wires. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a Karman vortex, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a breeze vibration.

鉄塔に設けられた架空線103は、自然の風を受けて様々な振動をする。比較的緩やかな風(風速5〔m/s〕以下)が架空線103に対して直角方向に吹くと、図3に示すように、架空線103の風下側にカルマン渦301が生じる。カルマン渦301は、円柱形の物体が空気の中を動くとき、あるいは空気が円柱形の物体の周りを流れると、風下側に渦が交互に発生する。 The overhead wire 103 provided on the steel tower receives natural wind and vibrates in various ways. When a relatively gentle wind (with a wind speed of 5 [m/s] or less) blows in a direction perpendicular to the overhead wire 103, a Karman vortex 301 is generated on the leeward side of the overhead wire 103, as shown in FIG. Karman vortices 301 alternately form vortices on the downwind side when a cylindrical object moves through the air or when air flows around a cylindrical object.

カルマン渦301によって、架空線103が鉛直方向に定常的に振動を起こす。この振動を微風振動という。このように、架空線103の背に渦が生じて、架空線103が鉛直方向に起きる振動は、当該振動の周波数と架空線103の固有振動数とが等しくなると、図4に示すように、架空線103が共振して、上下に振動する。この微風振動は、架空線103が軽いほど、径間が長いほど発生しやすく、また、周囲に山や林のない平たん地や早朝、日没時なども発生しやすい。 The Karman vortex 301 causes the overhead wire 103 to vibrate steadily in the vertical direction. This vibration is called micro-wind vibration. When the frequency of the vibration and the natural frequency of the overhead wire 103 are equal to each other, the vertical vibration of the overhead wire 103 due to the vortex generated on the spine of the overhead wire 103 is as shown in FIG. The overhead wire 103 resonates and vibrates up and down. The lighter the overhead wire 103 and the longer the span, the more likely this breeze vibration occurs. It also tends to occur in flat areas with no mountains or forests, early in the morning, or at sunset.

微風振動によって架空線103が振動し続けると、通常は、架空線103が傷んで漏電や断線の虞れが生じるので、この微風振動を防ぐ必要がある。その対策としては、たとえば、ダンパやアーマロッドなどの防振装置をつけることが効果的であるといわれている。ダンパは振動の吸収材となり、アーマロッドは架空線の補強の役割を果たすものである。振動発電装置201は、架空線の振動を吸収し、また、各線の補強という機能を有するため、防振装置としての役割も果たすことができる。 If the overhead wire 103 continues to vibrate due to the slight wind vibration, the overhead wire 103 will normally be damaged, and there is a risk of short circuit or disconnection. Therefore, it is necessary to prevent the slight wind vibration. As a countermeasure, it is said to be effective, for example, to install a vibration isolation device such as a damper or an armor rod. The damper serves as a vibration absorber, and the armor rod plays a role of reinforcing the overhead wire. Since the vibration power generator 201 has the function of absorbing the vibration of the overhead wires and reinforcing each wire, it can also serve as a vibration isolator.

(振動発電装置201の構成)
つぎに、振動発電装置201の構成について説明する。図5~図7は、振動発電装置の原理を説明する説明図である。図5および図7は、振動発電装置201の正面図を示しており、図6は、図5における矢印A方向から見た、振動発電装置201の側面図を示している。
(Configuration of vibration power generator 201)
Next, the configuration of the vibration power generator 201 will be described. 5 to 7 are explanatory diagrams explaining the principle of the vibration power generator. 5 and 7 show front views of the vibration power generator 201, and FIG. 6 shows a side view of the vibration power generator 201 as seen from the direction of arrow A in FIG.

図5に示すように、振動発電装置201は、平行に並べた2枚の板状の磁歪素子(Galfenol)を備えている。これらの磁歪素子501a、501bは、力を加えると磁化(磁力線)が大きく変化する逆磁歪効果を持っている。これらの2枚の板状の磁歪素子501a、501bには、コイル502が巻かれている。 As shown in FIG. 5, the vibration power generator 201 includes two plate-like magnetostrictive elements (Galfenol) arranged in parallel. These magnetostrictive elements 501a and 501b have an inverse magnetostrictive effect in which magnetization (lines of magnetic force) change greatly when a force is applied. A coil 502 is wound around these two plate-like magnetostrictive elements 501a and 501b.

そして、図6に示すように、その両端に、鉄などのヨークを接合した梁601を形成する。また、この梁601の側面に永久磁石602を吸着させる。そうすることで、永久磁石602が発生する適度な磁力線が、2枚の磁歪素子501a、501bを通ることになる。 Then, as shown in FIG. 6, beams 601 to which yokes of iron or the like are joined are formed at both ends. A permanent magnet 602 is attracted to the side surface of the beam 601 . By doing so, a moderate magnetic force line generated by the permanent magnet 602 passes through the two magnetostrictive elements 501a and 501b.

ここで、2枚の磁歪素子501a、501bの両端の一方を固定部503とし、他方を可動部504とする。図7に示すように、固定部503を固定した状態で、可動部504に上方向の力を作用させると、磁歪素子501a、501bは湾曲する。このとき、上の磁歪素子501aには圧縮力が加わり、逆磁歪効果で磁力線が減少する。反対に、下の磁歪素子501bでは引張り力が加わり、磁力線が増加する。 Here, one of both ends of the two magnetostrictive elements 501 a and 501 b is a fixed portion 503 and the other is a movable portion 504 . As shown in FIG. 7, when an upward force is applied to the movable portion 504 while the fixed portion 503 is fixed, the magnetostrictive elements 501a and 501b are bent. At this time, a compressive force is applied to the upper magnetostrictive element 501a, and the lines of magnetic force are reduced by the inverse magnetostrictive effect. Conversely, a tensile force is applied to the lower magnetostrictive element 501b, increasing the lines of magnetic force.

一方、図示は省略するが、固定部503を固定した状態で、可動部504に下方向の力を作用させても、磁歪素子501a、501bは湾曲する。このとき、上の磁歪素子501aには引張り力が加わり、逆磁歪効果で磁力線が増加する。反対に、下の磁歪素子501bでは圧縮力が加わり、磁力線が減少する。 On the other hand, although not shown, the magnetostrictive elements 501a and 501b are bent even when a downward force is applied to the movable portion 504 while the fixed portion 503 is fixed. At this time, a tensile force is applied to the upper magnetostrictive element 501a, and the lines of magnetic force increase due to the inverse magnetostrictive effect. Conversely, a compressive force is applied to the lower magnetostrictive element 501b, and the lines of magnetic force are reduced.

このように、梁601が形成されている磁歪素子501a、501bに振動が加わると、上方向の力と下方向の力とが交互に発生し、それによって、磁歪素子501a、501bに作用する磁力線は交番状に変化する。この時に、電磁誘導の法則によって、コイル502に電圧(起電力)が発生する。すなわち、磁気的なエネルギーの変化が梁601の隙間に巻いたコイル502によって、効率よく電気エネルギーとして取り出すことができる。 In this way, when the magnetostrictive elements 501a and 501b on which the beams 601 are formed are vibrated, an upward force and a downward force are alternately generated. changes alternately. At this time, a voltage (electromotive force) is generated in the coil 502 according to the law of electromagnetic induction. That is, the change in magnetic energy can be efficiently extracted as electrical energy by the coil 502 wound between the beams 601 .

以上説明したように、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムは、架空線の振動により発電する振動発電装置201と、振動発電装置201によって発電した電力を蓄電する蓄電部202と、蓄積部202を制御して、蓄積した電力を構成部203~207に供給する制御部200と、を備えているので、架空線の微風振動を利用して発電し、効率よく、架空線を支える鉄塔に設けられた各種設備などにおいて使用する電力を供給することができる。 As described above, the power supply system according to the embodiment of the present invention includes the vibration power generation device 201 that generates power by vibration of the overhead line, the power storage unit 202 that stores the power generated by the vibration power generation device 201, the storage unit 202 to supply the accumulated electric power to the constituent units 203 to 207, the electric power is generated by utilizing the vibration of the breeze of the overhead line, and the steel tower that supports the overhead line efficiently. It is possible to supply electric power to be used in various facilities provided.

また、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムは、外部との間の情報の送受信をおこなう通信装置208を備え、制御部200が、通信装置208が受信した情報に基づいて、蓄電部202を含む構成部203~207を制御するので、各構成部203~207に対する電力の供給の制御を、遠隔操作によっておこなうことができる。 Moreover, the power supply system of the embodiment according to the present invention includes a communication device 208 that transmits and receives information to and from the outside. , the power supply to each of the components 203 to 207 can be controlled by remote control.

また、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムは、撮像装置の一例であるカメラ203が、供給された電力を使用して、鉄塔の周辺を撮影し、撮影した画像または映像を外部へ送信するので、鉄塔周辺の監視などをおこなう際の電源を、より確実に確保することができる。 Further, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, the camera 203, which is an example of an imaging device, uses the supplied power to photograph the surroundings of the steel tower, and transmits the photographed image or video to the outside. Therefore, it is possible to more reliably secure the power supply for monitoring the area around the steel tower.

また、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムは、各種センサー205(測定装置)が、供給された電力を使用して、架空線と樹木の離間距離を測定し、測定した結果を外部へ送信するので、各種測定や各種検知などをおこなう際の電源を、より確実に確保することができる。 Further, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, various sensors 205 (measuring device) use the supplied power to measure the separation distance between the overhead wire and the tree, and output the measured result to the outside. Since the information is transmitted, it is possible to more reliably secure the power supply for performing various measurements and various detections.

また、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムは、航空障害灯204が、鉄塔101、102に備えられ、制御部200によって供給された電力を使用して点灯するので、航空障害灯204を継続的に点灯する際の電源を、より確実に確保することができる。 Further, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, the aircraft obstacle lights 204 are provided on the steel towers 101 and 102, and are lit using the power supplied by the control unit 200. Therefore, the aircraft obstacle lights 204 are The power source for continuous lighting can be secured more reliably.

また、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムは、故障点標定装置206が、故障点を標定するので、突然に、故障点標定をおこなう状況になった場合にでも、故障点標定をおこなう際の電源を、より確実に確保することができる。 In addition, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, the failure point locating device 206 locates the failure point. It is possible to more reliably secure the actual power supply.

また、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムは、LED照明207が、供給された電力を使用して、鉄塔101、102の周辺を照射するので、照明用の電源をより確実に確保することができる。 Further, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, the LED lighting 207 uses the supplied power to illuminate the surroundings of the steel towers 101 and 102, so the power supply for lighting is more reliably secured. be able to.

また、この発明にかかる実施の形態の電力供給システムは、振動発電装置201が、逆磁歪効果を用いて磁化の変化を生じさせて発電するので、架空線103に生じる微風振動を効率よく電力に変換することができる。 Further, in the power supply system according to the embodiment of the present invention, the vibration power generator 201 uses the inverse magnetostriction effect to change the magnetization to generate power. can be converted.

以上のように、この発明にかかる電力供給システムは、架空線を支える鉄塔に設けられた各種設備などにおいて使用する電力を供給する電力供給システムに有用であり、特に、従来の方法に代わる新たなシステムに適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the power supply system according to the present invention is useful as a power supply system that supplies power to be used in various facilities installed on steel towers that support overhead lines. suitable for the system.

101、102 鉄塔
103 架空線(電線)
104 架空地線
200 制御部
201 振動発電装置
202 蓄電部
203 カメラ
204 航空障害灯
205 各種センサー
206 故障点標定装置
207 LED照明
208 通信装置
501a、501b 磁歪素子
502 コイル
503 固定部
504 可動部
601 梁
602 永久磁石
101, 102 Steel tower 103 Overhead line (electric wire)
104 Overhead Ground Wire 200 Control Unit 201 Vibration Power Generator 202 Power Storage Unit 203 Camera 204 Aircraft Obstacle Light 205 Various Sensors 206 Fault Locating Device 207 LED Lighting 208 Communication Device 501a, 501b Magnetostrictive Element 502 Coil 503 Fixed Part 504 Movable Part 601 Beam 602 permanent magnet

Claims (7)

架空線の振動により発電する振動発電装置と、
前記振動発電装置によって発電した電力を蓄電する蓄電部と、
前記蓄積部に蓄電された電力を構成部に供給する制御部と、
を備え
前記制御部は、前記蓄電部における蓄電量を監視し、当該蓄電量が想定外の数値となった場合に、前記構成部への電力供給の制御をおこなうことを特徴とする電力供給システム。
a vibration power generator that generates power by vibration of an overhead wire;
a power storage unit that stores power generated by the vibration power generator;
a control unit that supplies power stored in the storage unit to a configuration unit;
with
The power supply system, wherein the control unit monitors the amount of electricity stored in the electricity storage unit, and controls power supply to the configuration unit when the amount of electricity storage becomes an unexpected value.
外部との間の情報の送受信をおこなう通信装置を備え、
前記制御部は、前記通信装置が受信した情報に基づいて、前記蓄電部を含む構成部を制御することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
Equipped with a communication device that transmits and receives information to and from the outside,
2. The power supply system according to claim 1, wherein the control unit controls components including the power storage unit based on information received by the communication device.
前記構成部は、供給された電力を使用して、鉄塔の周辺を撮影し、撮影した画像または映像を外部へ送信する撮像装置であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力供給システム。 3. The power supply according to claim 1 or 2, wherein the component is an imaging device that uses the supplied power to photograph the surroundings of the steel tower and transmits the photographed image or video to the outside. system. 前記構成部は、供給された電力を使用して、架空線と樹木の離間距離を測定し、測定した結果を外部へ送信する測定装置であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力供給システム。 3. The apparatus according to claim 1, wherein the component is a measuring device that measures the distance between the overhead wire and the tree using the supplied electric power and transmits the measured result to the outside. power supply system. 前記構成部は、鉄塔に備えられ、前記制御部によって供給された電力を使用して点灯する航空障害灯または故障点を標定する故障点標定装置であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力供給システム。 3. The apparatus according to claim 1, wherein the component is provided in a steel tower and is an aircraft obstacle light that lights up using power supplied by the control unit or a failure point locating device that locates a failure point. A power supply system as described. 前記構成部は、供給された電力を使用して、鉄塔の周辺を照射する照明装置であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力供給システム。 3. The power supply system according to claim 1, wherein the component is a lighting device that uses the supplied power to illuminate the periphery of the steel tower. 前記振動発電装置は、逆磁歪効果を用いて磁化の変化を生じさせて発電することを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載の電力供給システム。
7. The power supply system according to any one of claims 1 to 6, wherein the vibration power generator uses an inverse magnetostrictive effect to generate a change in magnetization to generate power.
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