一种高压输电线路的能量收集系统的制作方法

1.本发明涉及电力设备储能技术领域，具体涉及一种高压输电线路的能量收集系统。


背景技术：

2.在电力系统逐渐向大容量、高电压和智能化方向发展的过程中，输电效率上的改进始终是工作的重中之重。相关技术中高压输电导线路在输电过程中运行时也会有较大的电能损耗。
3.相关技术中无源自供能技术可通过电力设备本体或环境中取电补充电能以减小电能损耗，目前主流应用为电场与磁场取能等小功率或微功率取能方法。该类型的方法由于结构简单、可靠性高、便于应用等优点，成为目前使用最广泛的无源自供能技术，但由于能量来源为交变电场与磁场，无法满足高压直流场景应用下的传感器自供能要求。特别是，当线路输送容量很大的时候，由电晕放电引起的电能损耗也相应地变大，对电网造成损失。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于在高压输电线路输送过程中发生能量损失而采取的补救措施。
5.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是提供一种高压输电线路的能量收集系统，其包括：至少一个共鸣装置，其用于设于高压输电导线上，以接收并放大采集的噪声信号；至少一个压电式换能器，其用于设于所述高压输电导线处，接收所述共鸣装置放大的噪声信号并将所述噪声信号转换为电能；储能装置，其存储所述压电式换能器转换的电能。
6.一些实施例中，所述能量收集系统包括：用于靠近两个杆塔设置的两个所述压电式换能器，且每两个所述压电式换能器之间间隔设有5个所述共鸣装置。
7.一些实施例中，所述压电式换能器设于杆塔的绝缘子上。
8.一些实施例中，所述绝缘子上设有至少一个伞裙，所述压电式换能器包括至少一个压电复介振膜，所述压电复介振膜设于所述伞裙上。
9.一些实施例中，所述绝缘子上设有三个间隔设置的所述伞裙，且所述压电式换能器包括在每个所述伞裙上均设置的至少4片压电复介振膜。
10.一些实施例中，所述压电复介振膜贴片状，且所述压电复介振膜通过漆包线与所述储能装置相连。
11.一些实施例中，所述储能装置包括：稳压模块，其与所述压电式换能器相连，所述稳压模块用于接收所述压电式换能器转换的电能并将所述电能转换为稳定的电压；蓄电池组，其与所述稳压模块相连，所述蓄电池组用于接收所述稳压模块所转换
的稳定的电压。
12.一些实施例中，所述共鸣装置设于所述高压输电导线的多根分裂导线之间。
13.一些实施例中，所述共鸣装置设于多根所述分裂导线之间的分裂间隔棒上。
14.一些实施例中，所述共鸣装置为亥姆霍兹共鸣器。
15.与现有技术相比，本发明的优点在于：（1）本发明中的能量收集系统中利用高压输电导线路过程中产生的电晕现象所产生的噪音，并利用共鸣器将声音带来的振动能量转为电能传输到存储装置，使得高压输电导线能够储存更多的电能从而一定程度弥补输送过程中的电能损耗。
16.（2）本发明中的在高压输电导线的分裂导线之中布置多级共鸣器将声音多级放大后传递至压电式换能器处以提升转换电能的效率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
18.图1为本发明实施例中高压输电线路的能量收集系统的结构示意图；图2为本发明实施例中能量收集系统的压电式换能器的局部结构示意图；图3为本发明实施例中分裂间隔棒在四根分裂导线上的安装状态下的结构示意图；图4为本发明实施例中分裂间隔棒在六根分裂导线上的安装状态下的结构示意图。
19.图中： 1、压电式换能器；11、压电复介振膜；2、高压输电导线；21、分裂导线；22、分裂间隔棒；221、空心结构；3、共鸣装置；4、储能装置；5、输电缆；6、杆塔；61、绝缘子；611、伞裙。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
21.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。如图1和图2所示，本技术提供一种高压输电线路的能量收集系统，其包括：至少一个共鸣装置3、至少一个压电式换能器1和储能装置4；其中，至少一个共鸣装置3，其设于高压输电导线2上；至少一个压电式换能器1，其设于所述高压输电导线2处，所述压电式换能器1用于接收所述共鸣装置3输送的声音能量并将所述声音能量转换为电能；储能装置4，其通过输电缆5与所述压电式换能器1相连。
22.可以理解的是，输电缆5采用yjlv铜芯电缆，标称截面为24mm2，用于传导感应电流。所述电缆从绝缘子低压端的金具 引出，沿杆塔的横担延伸至其中一只钢脚，然后从地
面牵引至储能装置。
23.具体地，上述共鸣装置3选用亥姆霍兹共鸣器，其为一圆柱空腔型共鸣器，用于放大电晕噪声。优选地，亥姆霍兹共鸣器的颈部长1cm，直径20cm，共鸣腔体深度30cm，输入声波频率为50~1200hz，输入声压为120db，声阻为10ω。
24.值得说明的是，如图3和图4所示，高压输电导线2包括多根间隔设置的分裂导线21，所述共鸣装置3设于多根所述分裂导线21之间以收集电晕现象所产生的噪音。
25.具体地，高压输电导线2还包括：分裂间隔棒22，其设于多根所述分裂导线21之间，所述分裂间隔棒22为空心结构221，所述共鸣装置3设于所述空心结构221的中心，且所述共鸣装置3两侧腔体之间的连线与所述分裂间隔棒22垂直。
26.进一步地，如图3所示，高压输电导线2包括四根所述分裂导线21，所述分裂间隔棒22呈正方形。分裂间隔棒22中设有四个固定柱以将共鸣装置3固定于空心结构221的中心。
27.另一种实施例中，如图4所示，高压输电导线2包括六根所述分裂导线21，所述分裂间隔棒22呈六边形。分裂间隔棒22中设有六个固定柱以将共鸣装置3固定于空心结构221的中心。
28.值得说明的是，能量收集系统包括：至少两个所述压电式换能器1，每两个所述压电式换能器1之间间隔设有5个所述共鸣装置3，每个所述共鸣装置3的共鸣方向一致。所有的共鸣装置3的亥姆霍兹共鸣器的共鸣腔方向一致，形成亥姆霍兹共鸣器阵列，用于对电晕噪声进行多级放大，并由最靠近杆塔6的一个分裂间隔棒中的亥姆霍兹共鸣器最终输出给压电式换能器1接收。
29.进一步的，压电式换能器1设于杆塔6的绝缘子61上，绝缘子61上设有至少一个伞裙611，所述压电式换能器1包括至少一个压电复介振膜11，所述压电复介振膜11设于所述伞裙611上。
30.值得说明的是，绝缘子61上设有三个间隔设置的所述伞裙611，且每个所述伞裙611上设有至少4片压电复介振膜11。
31.可以理解的是，一般来说每片伞裙611上均匀贴有4~8片压电复介振膜11，压电复介振膜11的数量根据伞裙611的尺寸确定。每片压电复介振膜11的引出线均连接到沿着伞裙611中轴的一段短母线上，短母线与压电复介振膜11的引出线材质相同，起电流汇集作用，然后在绝缘子61的金具处连接到输电缆5。
32.具体地，压电复介振膜11用于将声能转化为电能。所述压电复介振膜11为贴片状，单片输出电压为11.4~13.6v，尺寸为75mm
×
20mm，厚度为2mm，边缘涂抹一层胶便于固定在复合绝缘子61的伞裙611上。压电复介振膜11的一侧通过漆包线接至输电缆5，用于输送转化的电流。
33.一般来说，相邻的两个杆塔6之间的线路一般有3~5处分裂间隔棒22，在每处分裂间隔棒22中均装设亥姆霍兹共鸣器，则在靠近第一基杆塔的导线附近发生电晕时，放电噪声最多可以经过五级放大传递到第二基杆塔处。然后安装在相邻的第二根杆塔6绝缘子61上的所有压电复介振膜11全部感应出电流，电流经汇总后由输电缆5送至地面的储能装置4中储存。
34.具体地，输电缆5采用yjlv铜芯电缆，标称截面为24mm2，用于传导感应电流。所述输电缆5从绝缘子61的低压端的金具 引出，沿杆塔6的横担延伸至其中一只钢脚，然后从地
面牵引至储能装置4。
35.一些实施例中，储能装置4包括稳压模块和蓄电池组，所述的稳压模块采用lm2596主控芯片，输出电压为12v，所述的稳压模块与所述的电缆连接。所述的蓄电池组采用8节镍氢蓄电池串联形成蓄电池组，单电池额定电压为12v，最大容量为200ah。所述的蓄电池组与所述的稳压模块连接，用于接收稳定的电能并以化学能形式存储于电池组中。
36.本技术中能量收集装置的原理为：在高压输电导线2上产生电晕现象时，由最靠近电晕的亥姆霍兹共鸣器采集到噪声信号，并通过自身的空腔结构放大，从另一侧的开口将放大的声波传出。声波沿线路方向将传递至下一个亥姆霍兹共鸣器并进行二次放大。该过程一直进行到靠近绝缘子61的亥姆霍兹共鸣器为止，从而实现了声波的多级放大。靠近绝缘子61的亥姆霍兹共鸣器发出的声波使得贴在绝缘子61伞裙611的表面的压电复介振膜11产生形变，根据声压电效应，在压电复介振膜中感应出电流。绝缘子61每片伞裙上都贴有若干压电复介振膜，各自感应出的电流通过漆包线汇至一起输送进电缆汇总。输电缆5将电流输送至地面的储能装置4，经过储能装置中的稳压模块稳压后，为蓄电池组充电，将电能转换为化学能存储起来。蓄电池组中的电能可以用来为附近的小型电力设施或杆塔6上的在线监测装置充电。
37.综上所述，本发明中的能量收集系统中利用高压输电导线路过程中产生的电晕现象所产生的噪音，并利用共鸣器将声音带来的振动能量转为电能传输到存储装置，使得高压输电导线能够储存更多的电能从而一定程度弥补输送过程中的电能损耗。本发明中的在高压输电导线的分裂导线之中布置多级共鸣器将声音多级放大后传递至压电式换能器处以提升转换电能的效率。本发明装设简便，有效利用多分裂线路的结构特点，实现能量的多级放大，能量转化效率高，能够将电晕能量储存起来，减少输电线路的电能损耗。
38.在本技术的描述中，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技术和简化描述，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技术的限制。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技术中的具体含义。
39.需要说明的是，在本技术中，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。
40.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。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技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。