[实用新型]一种架空线路TEG能量收集器

说明书

本实用新型涉及一种架空线路TEG能量收集器，属于能量收集器领域。该能量收集器包括上下两部分，所述上半部分包括上导热夹具、下导热夹具、TEG、散热石墨膜和金属外壳上体；所述下半部分包括能量收集模块、传感器测量模组、射频天线、金属外壳下体和天线罩；金属外壳上体与金属外壳下体连接端面内嵌密封圈。本实用新型为高压输电线线载监测装置提供电能来源，具有安全可靠、轻便和免维护的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种架空线路TEG能量收集器，属于能量收集器领域。

背景技术

随着我国社会生产力飞速发展，生产活动对提高电网传输能力的需求与日俱增，基于各类传感器技术监控电网状态的在线监测装置正逐步列装，辅助施行电网安全运行的保障作业。目前输电线状态监测的解决方案依据测量方法可分为接触式测量与非接触式测量，以输电线温度为例，分为接触式热敏电阻测量与非接触式红外测量。

热敏电阻接触测量需将测温元件紧贴在线缆表面，因此通常使整套装置包括采集、通讯和供电都固定在线缆上。在线缆上固定的测量装置一般通过电流互感（CT）取电、塔装太阳能供电或使用高性能锂电池一次性供电。CT取电是一种利用电流互感器利用电磁感应从高压输电线周围获取电能的技术，目前大部分解决方案是利用耦合线圈环绕在输电线上实现取电功能，采用该方案的装置通常具有功率高、不间断供电、体积小和易安装的特点。但是输电线较大的电流突变通常会使CT取电装置的二次线圈、磁芯和泄能部件急剧发热，改变高压输电线热稳定性，破坏绝缘的潜在危害；CT取电端改变了输电线原有电磁场分布，引起涡流进而引发电网故障。塔装太阳能供电是将太阳能供电系统及通讯系统安装在铁塔上，通过线缆将电能传输前端传感器与采集单元。该方案成熟可靠，但受限于气候变化无法提供持续稳定电能；电力通讯与前端传感器采集单元间必须用线缆桥接，限制该方案只能监测近铁塔处的线缆与金具温度，而无法观测到悬空段的状态。高性能锂电池一次性供电方案主要采用低功耗采集系统加电池集成的方法，将装置挂载到输电电缆上，设计使用寿命达5年以上，具有体积小、成本低、易安装和免维护的特点。但实际应用中，受限于锂电池在低温环境下性能下降，实际使用中很难达到设计预期，失去了免维护的特点，其综合成本依然居高不下。

非接触式红外测量方案采用红外传感器遥感线缆表面温度，整套装置都安装在铁塔上，因此多使用太阳能供电，受限于红外传感器视场分辨力，其优缺点与使用太阳能供电的接触式测温方案类似，无法监测远处悬空段线缆的状态。

热电发生器（TEG）是一种基于半导体温差发电技术，利用塞贝克效应将热能转换为电能的电子器件。与半导体制冷器（TEC）相比，TEG具有更好的热电转换效率和更高的耐温值，因此在同温差驱动下，TEG输出更大的电流和较低的电压。设计用耦合电感与DC/DC控制器组合成升降压转换的能量采集电路，TEG输入达到可充电阈值时，DC/DC控制器开启充电回路向备份电池充电并向系统提供电源；否则关闭TEG输入，系统供电来源切换至备份电池；控制器通过检测TEG输入电源电压，实现TEG输入电源与备份电池电源的无缝切换，从而支撑系统稳定工作。

架空线路中高压输电线的温度根据焦耳定律与功率损耗相关，正比于工作负荷。普通钢芯铝绞线的长期工作允许温度为70℃，但随着电力负荷越来越重，实际输电线工作温度通常高于60℃，因而对超高压和特高压线路拓展了许多耐高温品种，如高强度铝合金架空导线、耐热合金架空导线、碳纤维复合架空导线、抗覆冰架空导线等工作温度均在100℃以上。因此，实际运行的架空高压线工作温度显著高于环境温度，满足温差发电所需工作条件。

实用新型内容

为解决线载装置不间断供电同时规避危害输电线状态的问题，本实用新型提出了一种架空线路TEG能量收集器，为高压输电线线载监测装置提供电能来源，具有安全可靠、轻便和免维护的特点。

本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案：