(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210442149.X (22)申请日 2022.04.25 (71)申请人 重庆邮电大 学 地址 400065 重庆市南岸区黄桷垭崇文路2 号 (72)发明人 高思航　冯少轩　孙卓立　邓小童　 邓晴文　徐菁　陈怡多　曾锡松　 兰文宇　周杰　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 专利代理师 赵荣之 (51)Int.Cl. H02N 2/18(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G08C 17/02(2006.01) (54)发明名称 基于压电振动能量收集器的输电线路舞动 状态在线监测系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于压电振动能量收集器 的输电线路舞动状态在线监测系统， 属于智能电 网技术领域。 该系统包括压电振动能量收集器、 分布式传感器、 无线传感模块和处理器； 随着线 路舞动的持续发生， 带动压电振动能量收集器实 现线路舞动状态下的机电能量转换， 给分布式传 感器与无线传感模块进行供电。 压电振动能量收 集器包括基座、 摆基， 连接摆基与基座的支撑关 节， 以及摆杆、 摆球、 金属梁和压电片； 摆基围绕 支撑关节沿所在平面进行小角度摆动， 带动摆球 撞击金属梁， 金属梁振动使压电片受压力产生电 荷。 本发明实现了输电线路舞动在线监测装置的 自供电运行。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114759829 A 2022.07.15 CN 114759829 A 1.一种压电振动 能量收集器， 其特征在于， 该能量收集器包括单摆结构中用来固定的 基座， 实现摆动的摆基， 连接摆基与基座的支撑关节， 以及摆杆、 摆球、 金属梁和压电片； 所述金属梁固定在基座两端， 与支撑关节所在方向平行； 所述压电片固定在金属梁上； 所述摆杆一端连接摆球， 另一端连接摆基； 摆基围绕支撑 关节沿所在平面进行小角度摆动， 带动摆球撞击金属梁， 金属梁 振动使压电片受压力产生电荷。 2.根据权利要求1所述的压电振动能量收集器， 其特征在于， 该能量收集器通过基座固 定在输电线 上， 舞动状态下的输电线 带动摆球进 行摆动， 进而摆球碰撞金属梁， 金属梁开始 振动， 进而 带动压电片发生振动， 压电片受到应力产生电荷， 最 终实现在导线 舞动状态下的 机电能量 转换。 3.根据权利要求1所述的一种压电振动能量收集器， 其特征在于， 所述基座留有限位开 孔， 支撑关节穿过 该限位开孔。 4.一种输电线路舞动状态在线监测系统， 其特征在于， 该系统包括权利要求1～3中任 意一项所述的压电振动能量收集器、 分布式传感器、 无线传感模块和处 理器； 所述分布式传感器用于实时测量架 空输电线路发生舞动的位移， 对线路位移数据进行 线路舞动轨迹还原； 所述无线传感模块用于将分布式传感器采集的位移数据传输给服务 器； 所述处理器根据接 收的线路发生舞动的实时位移变化来对架空输电线路进行监测； 随 着线路舞动的持续发生， 带动压电振动能量收集器实现线路舞动状态下 的机电能量转换， 给分布式传感器与无线传感模块进行 供电。 5.根据权利要求4所述的输电线路舞动状态在线监测系统， 其特征在于， 所述分布式传 感器包括惯性传感器或加速度传感器。 6.根据权利要求4所述的输电线路舞动状态在线监测系统， 其特征在于， 所述处理器采 用分布式计算结构， 包括 边缘数据采集终端和云服 务器。 7.根据权利要求4所述的输电线路舞动状态在线监测系统， 其特征在于， 该系统还包括 监控主站， 根据处 理器的监测数据进行实时预警。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114759829 A 2基于压电振动能量收集器的输电线路舞动状态在线 监测系统 技术领域 [0001]本发明属于智能电网技术领域， 涉及一种基于压电振动能量收集器的输电线路舞 动状态在线监测系统。 背景技术 [0002]电力输电线路长期裸露在自然条件下， 不仅要面对沉陷、 滑坡、 污秽、 强风及雷击 等自然侵害， 还要承担着覆冰载荷和风载荷等因素引起的线路舞动问题。 输电线路舞动常 导致线路上各种器件及设备 的折损， 严重时容易引起输电线路相间闪络， 造成线路跳闸停 电或引起导线断股、 杆塔倒塌等事故， 严重威胁电力输电网络的稳定运行， 造成重大的经济 损失。 因此， 为减少 输电线路舞动事故的发生， 提高电力系统安全稳定运行， 需深入开展输 电线路舞动状态监测技 术的研究。 [0003]目前关于输电线路舞动在线监测技术主要包括： 图像采集监测、 分布式传感监测、 光纤传感监测等。 公开号为CN214204871U的专利公开了一种输电线路舞动智能视频在 线监 测系统， 该系统采用智能视频进 行输电线路舞动在 线监测。 公开号为CN 101571413的专利公 开了一种基于加速度传感器的输电线路舞动在线监测系统， 该监测系统实时采集输电线路 各监测点处三个方向的位移加速度值， 准确得到各监测点的相对位移， 拟合出输电线路每 一时刻的运动轨迹， 实现了对输电线路舞动的在线监测。 公开号为CN202230101U的专利公 开了一种基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置， 该装置利用光纤光栅应力敏感元件 实现对线路舞动的在线监测， 具有抗电磁干扰能力强、 耐腐蚀、 灵敏度较高、 体积小、 重量轻 等优点,适 合在复杂环境下的输电线路舞动的监测使用。 [0004]然而， 驱动上述在线监测装置中传感节点的能源供应成为了制约其在输电线路舞 动在线监测领域中发展的瓶颈之一。 考虑到传统电池技术寿命有限、 高维护成本和环境问 题， 实现对在线监测装置的自驱动供电是一种有效地 解决方法。 [0005]若通过振动能量收集技术将输电线路舞动所产生的机械能转化为电能， 并供给在 线监测装置， 则可实现在线监测 装置的自供电。 公开号为CN110868101A的专利公开了一种 旋转式自调 频压电振动能量收集装置， 该装置包括悬臂梁结构， 能够实现将机械能转化为 电能， 具有输出功率密度高、 精度高、 一致性好等优点。 公开号为CN113556059A的专利公开 了一种基于涡激振动的压电与摩 擦纳米发电相结合的能量收集装置， 包括支撑架、 压电片、 圆柱体和固液式摩擦纳米发电组件， 该能量收集器实现了低流速的水流的能量收集， 充分 利用了摩擦纳米发电在低频收集能量的优势， 提高了能量收集的利用效率。 但上述能量收 集装置均不 适用于输电线路应用场景。 发明内容 [0006]有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种基于压电振动能量收集器的输电线路舞动 状态在线监测系统， 解决输电线路舞动状态在线监测过程中传感节点无法得到长期稳定供 电的问题。 本发明利用压电振动能量收集技术实现面向输电线路舞动状态下机电能量的高说　明　书 1/4 页 3 CN 114759829 A 3