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蒋西平,李永福,黄飞,陶安琪,任元超,郭恒宇.基于摩擦电、压电和电磁的复合输电线振动取能器件的设计与性能研究[J].电测与仪表,2026,63(7):90-100.
JIANG Xiping,LI Yongfu,HUANG Fei,TAO Anqi,REN Yuanchao,GUO Hengyu.Design and performance study of composite power harvesting device for electric transmission lines based on triboelectric, piezoelectric and electromagnetic generator[J].Electrical Measurement & Instrumentation,2026,63(7):90-100.
基于摩擦电、压电和电磁的复合输电线振动取能器件的设计与性能研究
Design and performance study of composite power harvesting device for electric transmission lines based on triboelectric, piezoelectric and electromagnetic generator
DOI:10.19753/ j.issn1001-1390.2026.07.009
中文关键词:  输电线路  多元能量采集  微风振动  悬臂梁  电源管理
英文关键词:transmission lines, multiple energy harvesting, breeze vibration, cantilever beam, power management
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2021YFA1201602)
                 
作者中文名作者英文名单位
蒋西平JIANG Xiping1. 国网重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆 401123; 2. 重庆大学 物理学院, 重庆 400044
李永福LI Yongfu国网重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆 401123
黄飞HUANG Fei国网重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆 401123
陶安琪TAO Anqi国网重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆 401123
任元超REN Yuanchao重庆大学 物理学院, 重庆 400044
郭恒宇GUO Hengyu重庆大学 物理学院, 重庆 400044
摘要点击次数: 165
中文摘要:
      用于对振动、温湿度、倾斜、风偏等参数进行实时监测的输电线路传感器节点,是保障输电线路安全运行的重要组成部分。然而,当前供能方式(如化学电池和太阳能)存在寿命短、环境适应性差等不足,难以满足持续稳定的供电需求。提出了一种结合摩擦电、压电和电磁技术的复合振动取能器件,通过悬臂梁结构和阵列配置优化,实现对特定微风振动频率的高效捕获和转化,为传感节点提供稳定、持久的供电。实验结果表明,所提复合式能量采集器能够在自然微风振动环境下稳定供电,输出平均功率为3.7 mW,每日发电量约25.26 mA?h,足够供给每日功耗10.39 mA?h 的自组装传感节点组工作。这一成果为输电线路在线监测系统提供了可靠的供能方案,对保障输电线路的安全运行和稳定供电具有重要意义。
英文摘要:
      The sensor nodes on power transmission lines are essential for real-time monitoring of parameters such as vibration, temperature, humidity, tilt, and wind deflection, playing a critical role in ensuring the safe operation of transmission lines. However, current power supply methods, such as chemical batteries and solar energy, suffer from limitations like short lifespan and poor environmental adaptability, making it difficult to provide consistent and stable power. This study proposes a hybrid vibration energy harvester that integrates triboelectric, piezoelectric, and electromagnetic technologies. By optimizing a cantilever beam structure and array configuration, the device efficiently captures and converts specific micro-wind vibration frequencies into stable and enduring power for sensor nodes. Experimental results demonstrate that the hybrid energy harvester can stably generate power under natural micro-wind vibration conditions, achieving an average output power of 3.7 mW and a daily energy yield of approximately 25.26 mA?h, sufficient to power a self-assembled sensor node group with a daily energy consumption of 10. 39 mA?h. This innovation provides a reliable energy solution for online monitoring systems of power transmission lines, significantly contributing to their safe operation and stable power supply.
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