一种架空输电线防振发电装置及自供电系统的制作方法

本发明涉及发电，特别涉及一种架空输电线防振发电装置及自供电系统。

背景技术：

1、目前，电网系统的日益智能化导致了对数字监控设备的需求不断增长。作为智能电网系统的关键组件，输电线在远距离能源输送中发挥着至关重要的作用。输电线的传统监控装置大多依靠化学电池和太阳能供电。然而，化学电池相关的频繁更换、高运营成本和环境污染的弊端越来越明显。而太阳能无法实现全天候能力收集，并且取能效率很容易受到雨天和太阳能电池板表面污染物的影响。在长期使用过程中，容易导致某些时段供电不足，以及设备无法稳定工作，影响传感系统的可靠性。

2、输电线通常设计有大跨度和高架结构，使导线容易受到风作用引起的周期性振动。这些周期性振动是随机且无序发生的，主要表现为垂直方向的微风振动和水平方向的次档距振荡和舞动。这些振动易导致导线断股甚至断线，严重影响输电线的使用性能和工作寿命。因此，如何抑制输电线振动是国内外所有输电线系统长久以来的研究重点之一。随着电力系统分布式数字化监控设备的大量使用，将这些振动能收集起来转换为电能，并将其用于输电线系统中传感和预警装置自供能的实施技术表现出广阔的发展潜力。

3、如何充分利用上述振动能，用于发电，并减少输电线等装置的振动是当前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明公开了一种架空输电线防振发电装置及自供电系统，用于回收振动能，用于发电，减小输电线路等装置的振动。

2、第一方面，提供一种架空输电线防振发电装置，该架空输电线防振发电装置可以是纳米发电机，其包括：摆动件、传动件、弹性储能组件、开关组件、第一电极和第二电极；所述摆动件用于在摆动时带动所述传动件沿预定轨迹动作，以增加所述弹性储能组件的预紧力；所述弹性储能组件用于为所述第一电极提供相对于所述第二电极摩擦移动的弹性驱动力；所述开关组件用于交替地锁定所述第一电极和释放所述第一电极。

3、在上述架空输电线防振发电装置中，当开关组件将第一电极锁定时，摆动件在振动一段时间之后，将弹性储能组件的预紧力增加到一定程度，相当于利用弹性储能组件储存了一部分弹性势能；当开关组件释放第一电极时，弹性储能组件不再被限制，向释能状态切换，切换过程中所提供的弹性驱动力驱动第一电极相对于第二电极摩擦移动，第一电极和第二电极之间摩擦产生电荷，将所产生的电荷导出，即可实现架空输电线防振发电装置的发电。以上过程中，利用摆动件的摆动缓慢收集振动能并转换为弹性储能组件的弹性势能，并在弹性势能积累到一定量时，突然释放第一电极进行短时间内的快速发电，可以为某些用电装置提供瞬时工作电压。

4、可选地，所述弹性储能组件提供的所述弹性驱动力用于驱动所述第一电极绕中心轴转动，所述第二电极环绕所述中心轴分布。

5、可选地，所述架空输电线防振发电装置还包括套筒和转筒，所述套筒和所述转筒均以所述中心轴为轴线同轴设置，所述套筒套设于所述转筒外围，所述第一电极分布于所述转筒的周向外壁，所述第二电极分布于所述套筒的内壁；所述弹性储能组件包括卷簧，所述卷簧设置于所述转筒围成的空间内，且所述卷簧的外端与所述转筒的内壁固定连接；所述传动件的预定轨迹为绕所述中心轴转动，所述传动件与所述卷簧的内端固定连接，以用于带动所述内端将所述卷簧收紧；所述卷簧用于为所述转筒提供绕所述中心轴相对于所述套筒转动的弹性驱动力。

6、可选地，所述第二电极包括沿周向分布于所述套筒内壁的导电摩擦层，所述第一电极包括多个沿周向依次间隔分布于所述转筒的周向外壁的弹性摩擦拨片，所述弹性摩擦拨片与所述导电摩擦层摩擦接触；其中，所述周向表示环绕所述中心轴的方向。

7、可选地，所述传动件包括齿轮和转轴，所述齿轮和所述转轴均以所述中心轴为轴线同轴设置，所述齿轮与所述转轴传动连接；所述卷簧的内端固定于所述转轴；所述摆动件与所述齿轮传动连接，以用于在摆动时带动所述齿轮绕所述中心轴转动。

8、可选地，所述齿轮与所述转轴通过单向轴承传动连接。

9、可选地，所述摆动件转动连接有拨动齿，所述拨动齿与所述齿轮的传动轮齿传动连接，并用于拨动所述齿轮绕所述中心轴转动。

10、可选地，所述架空输电线防振发电装置还包括转接支架和盖板，所述摆动件与所述转轴转动连接，所述拨动齿转动连接于所述转接支架，所述转接支架绕所述中心轴与所述盖板滑动连接，所述转接支架沿所述齿轮的一条直径方向与所述摆动件滑动连接。

11、可选地，同一所述摆动件对应的拨动齿包括第一拨动齿和第二拨动齿；所述第一拨动齿和所述第二拨动齿用于绕所述中心轴沿同一方向拨动所述齿轮；其中，当所述第一拨动齿位于所述齿轮的齿根时，所述第二拨动齿位于所述齿轮的齿顶和齿根之间。

12、可选地，所述齿轮位于所述转筒的轴向上的一侧，所述转筒朝向所述齿轮的一端形成有多个限位槽；所述开关组件具有第一工位和第二工位，当所述开关组件位于所述第一工位时，所述开关组件插接于所述限位槽中，当所述开关组件位于所述第二工位时，所述开关组件脱离所述限位槽；所述齿轮用于驱动所述开关组件在所述第一工位和所述第二工位之间切换。

13、可选地，所述开关组件绕垂直于所述中心轴的轴线在所述第一工位和所述第二工位之间摆动；所述齿轮朝向所述转筒的端面具有环绕所述中心轴的弧形槽，所述弧形槽对应的圆周角小于360°；当所述开关组件位于所述第一工位时，所述开关组件远离所述转筒的一端滑动配合于所述弧形槽内，靠近所述转筒的一端插接于所述限位槽中；当所述开关组件位于所述第二工位时，所述开关组件远离所述转筒的一端脱离所述弧形槽，靠近所述转筒的一端脱离所述限位槽。

14、可选地，所述弧形槽对应的圆周角大于180°。

15、可选地，所述弧形槽的两端分别形成有导向坡面。

16、可选地，所述转筒朝向所述齿轮的一端形成有沿周向连续分布的限位齿，每相邻两个所述限位齿之间形成一个所述限位槽。

17、可选地，所述齿轮的周向表面还形成有限向轮齿，所述止位片与所述限向轮齿配合，以用于限制所述齿轮单向旋转。

18、可选地，所述摆动件的数量为两个，两个所述摆动件对称分布于所述中心轴的两侧，且两个所述摆动件用于驱动所述齿轮绕所述中心轴沿同一方向转动。

19、可选地，所述摆动件包括摆杆以及连接于所述摆杆的自由端的质量块。

20、可选地，所述质量块包括壳体，所述壳体内设有至少一个空腔，所述空腔中分布有多个摩擦球。

21、可选地，所述壳体内设有多层间隔分布的隔板，每相邻两层所述隔板之间形成一个所述空腔。

22、可选地，所述摩擦球中还设有子摩擦球。

23、第二方面，本发明还提供一种自供电系统，该自供电系统包括：上述任一项技术方案所述的架空输电线防振发电装置、电源管理电路和用电装置，所述用电装置和所述线圈均与所述电源管理电路电连接，所述电源管理电路用于储存所述架空输电线防振发电装置产生的电能，并用于向所述用电装置供电。

24、可选地，所述用电装置包括障碍灯控制器和航空障碍灯，所述电源管理电路分别用于对所述障碍灯控制器和所述航空障碍灯供电，所述障碍灯控制器用于控制所述航空障碍灯的闪烁；或者，所述用电装置包括传感器组件和无线发射组件，所述电源管理电路分别用于对所述传感器组件和所述无线发射组件供电，所述传感器组件用于获取输电线的自身参数或者环境参数，所述传感器组件与所述无线发射组件信号连接，所述无线发射组件用于将所述传感器组件的传感信号以无线信号的形式发射给终端进行分析和处理；或者，所述用电装置包括无线温控报警组件，所述电源管理电路与所述无线温控报警组件之间通过温控开关连接，当所述温控开关检测到输电线的温度超过阈值范围时，所述温控开关闭合，以控制所述无线温控报警组件上电，将输电线温度超过阈值范围的信号以无线信号的形式发射给报警器。