F OR electric power transmission networks, high-voltage overhead power lines are of great importance. Due to temperature variations, aging effects, and ice accumulation [1], [2], the sag of the conductor may lead to dangerous circumstances and huge maintenance costs [3]. Hence, monitoring overhead power line conditions, disturbances, faults, and sags is essential to ensure the proper operation of the power line transmission networks. Several critical parameters such as the ambient temperature and the line current may affect the operability and availability of overhead power lines. With the advancement in
wireless communication technologies, inexpensive and ultralow power wireless sensors have been developed and can be applied to monitoring these important parameters. However, the finite life span of the batteries which power the sensing system becomes a bottleneck as it is expensive to periodically replace these batteries. Thus, the energy harvesting technology is an attractive and promising solution to make the system monitoring self-sustainable [4]. There are several ambient energy sources (solar, wind, electromagnetic, etc.). Solar panels are a good option to collect energy during daytime in good weather conditions [4], [5]. This technology is relatively mature and many products are already available on the market. However, a solar energy device heavily relies on weather conditions and may require additional highcapacity energy storage units, which are normally expensive in order to work at night [3], [6]. Similar situations apply to the small wind turbine. Furthermore, harsh weather conditions like hail and storms could damage the turbine blades and solar panels [3], [7]. In the vicinity of high-voltage power lines, a strong electromagnetic field is generated, which could be a consistent energy source for wireless sensors. Recently, a number of energy harvesting devices have been developed to collect the electrical [3], [8]–[12] or magnetic field energy from overhead power lines [13]–[17]. These devices are all wrapped on the power lines as shown in Fig. 1 to provide a range of wireless measurements such as conductor temperature, line sags, and ambient temperature. A limitation of all these designs is that the devices have to be mounted on overhead power lines. This limits the size and the weight of the sensors as it would further increase the line sag. The real-time weather data (such as wind speed, humidity, and air temperature) near overhead power lines is the foundation of the dynamic thermal rating technique, which could have a significant increase in the transmission capacity compared with the traditional static rating [18], [19]. Normally, the size of a weather station with a wind sensor is relatively large compared with temperature and humidity sensors [20]. Besides, it needs
to be installed on a stationary object to keep it still. Therefore, it is almost impractical to connect the weather station to a conventional energy harvester, which is mounted on the power line. An energy harvesting device placed off the power lines, such as on the ground shown in Fig. 2, can overcome these short comings. Besides, this free-standing energy harvester can be easily combined with the solar pane or the wind turbine to form a reliable and efficient energy harvesting system. Zhu and colleagues designed a free standing capacitor to scavenge the electric field energy in a substation [21], [22]. However, the power output was limited due to the loading effect caused by the large impedance of the capacitor. Tashiro et al. used Brooks coils to harvest the energy from the power line [15]. From their experiment, a power density of 1.47 μW/cm3 was achieved in an area with the magnetic flux density of 21.2 μTrms. Their power density was limited due to the core shape and material. Roscoe and Judd designed a 50-cm-long solenoid with a diameter of 5 cm to collect the magnetic field energy in a substation [23]. The power density in the coil was 0.845 μW/cm3 when it was placed in a field of magnetic flux density of 18.5 μTrms. They selected cast iron as the coil core material which suffered greatly from the eddy current losses. This paper provides a comprehensive study on the magnetic field energy harvester in terms of the coil geometrical shape, core material, and winding method. In Section II, the magnetic flux density under the power lines is investigated. Details on the coil designs and design equations are given in Section III. In Section IV, the experiment evaluation of the proposed designs is presented. The discussion and conclusions are give
F หรือไฟฟ้าส่งผ่านเครือข่าย สายไฟฟ้าจ่ายแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นไสย เนื่องจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ผลอายุ และน้ำแข็งสะสม [1], [2], ยานของคนอาจนำไปสู่สถานการณ์ที่อันตรายและต้นทุนการบำรุงรักษาขนาดใหญ่ [3] ดังนั้น การตรวจสอบเงื่อนไขรายการจ่ายพลังงาน รบกวน ข้อบกพร่อง และกระชากได้ให้การดำเนินงานที่เหมาะสมของสายไฟฟ้าส่งผ่านเครือข่าย พารามิเตอร์ที่สำคัญหลายอย่างเช่นอุณหภูมิแวดล้อมและบรรทัดปัจจุบันอาจส่งผลกระทบต่อ operability และพร้อมใช้งานของสายไฟฟ้าที่จ่าย มีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย ราคาไม่แพง และ ultralow ไฟฟ้าเซ็นเซอร์ไร้สายได้รับการพัฒนา และสามารถใช้ตรวจสอบพารามิเตอร์ที่สำคัญเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม จำกัดอายุขัยของแบตเตอรี่ซึ่งพลังงานระบบ sensing เป็น คอขวดซึ่งเป็นการเปลี่ยนแบตเตอรี่เหล่านี้เป็นระยะ ๆ ดังนั้น พลังงานเทคโนโลยีการเก็บเกี่ยวเป็นโซลูชันที่น่าสนใจ และแนวโน้มเพื่อให้ระบบตรวจสอบตนเองอย่างยั่งยืน [4] มีหลายแหล่งพลังงานแวดล้อม (พลังงานแสงอาทิตย์ ลม ไฟฟ้า ฯลฯ) แผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นตัวเลือกการเก็บรวบรวมพลังงานในเวลากลางวันในสภาพอากาศที่ดี [4], [5] เทคโนโลยีนี้จะค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่ และหลายผลิตภัณฑ์มีอยู่แล้วในตลาด อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์มากอาศัยสภาพ และอาจสูงกำลังการผลิตเพิ่มเติมพลังงานหน่วยเก็บข้อมูล ซึ่งมีราคาแพงโดยปกติการทำงานในเวลากลางคืน [3], [6] สถานการณ์คล้ายกับกังหันลมขนาดเล็ก นอกจากนี้ สภาพอากาศรุนแรงเช่น hail และพายุสามารถทำลายใบพัดและแผงเซลล์แสงอาทิตย์ [3], [7] ตั้งสายไฟฟ้าแรงสูง เขตสนามแม่เหล็กที่แข็งแรงเป็นที่สร้างขึ้น ซึ่งอาจจะเป็นแหล่งพลังงานที่สอดคล้องกันสำหรับเซ็นเซอร์ไร้สาย ล่าสุด จำนวนอุปกรณ์การเก็บเกี่ยวพลังงานได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อรวบรวมการไฟฟ้า [3], [8] – [12] หรือพลังงานสนามแม่เหล็กจากสายจ่ายไฟฟ้า [13] - [17] อุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดจะถูกห่อในสายไฟฟ้าดังแสดงใน Fig. 1 ให้ช่วงของการวัดแบบไร้สายเช่นอุณหภูมินำ กระชากบรรทัด และอุณหภูมิ ข้อจำกัดของการออกแบบเหล่านี้ทั้งหมดได้ว่า อุปกรณ์ที่ต้องถูกติดตั้งอยู่บนสายไฟฟ้าที่จ่าย นี้จำกัดขนาดและน้ำหนักของเซนเซอร์เป็นเรื่องเพิ่มเติมจะเพิ่มบรรทัดยาน ข้อมูลสภาพอากาศแบบเรียลไทม์ (เช่นความเร็วลม ความชื้น เครื่องวัดอุณหภูมิ) ใกล้สายไฟฟ้าจ่ายเป็นพื้นฐานของเทคนิคการประเมินแบบความร้อน ซึ่งอาจมีการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการส่งกำลังการผลิตเมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิมคงอันดับ [18], [19] โดยปกติ ขนาดของสถานีกับลมเซนเซอร์ได้ค่อนข้างมากเมื่อเทียบกับเซนเซอร์อุณหภูมิและความชื้น [20] นอกจากนี้ จะต้องสามารถติดตั้งบนวัตถุเครื่องเขียนเพื่อให้ยังคง จึง มันเป็นเกือบไม่สามารถทำการเชื่อมต่อสถานีเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานทดแทน ซึ่งติดตั้งบนสายไฟฟ้า พลังงานการวางปิดสายไฟฟ้า อุปกรณ์ในการเก็บเกี่ยวเช่นบนพื้นดินปรากฏใน Fig. 2 สามารถเอาชนะเหล่านี้เสด็จมาทั้งระยะสั้น สำรอง เก็บเกี่ยวพลังงานยืนฟรีนี้สามารถได้รวมกับบานหน้าต่างที่แสงอาทิตย์หรือกังหันลมไปเป็นพลังงาน และมีประสิทธิภาพระบบการเก็บเกี่ยว ซูและเพื่อนร่วมงานออกแบบตัวเก็บประจุพร้อมกับ scavenge พลังงานในสนามไฟฟ้าที่กฟผ [21], [22] อย่างไรก็ตาม ผลผลิตพลังงานได้จำกัดเนื่องจากการโหลดผลที่เกิดจากความต้านทานขนาดใหญ่ของตัวเก็บประจุ Tashiro et al. ใช้ขดลวดบรู๊คส์เพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานจากสายไฟฟ้า [15] จากการทดลองของพวกเขา ความหนาแน่นกำลัง 1.47 μW/cm3 ถูกทำในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กของ 21.2 μTrms ความหนาแน่นของพลังงานได้จำกัดหลักรูปทรงและวัสดุ Roscoe และจัดด์มา solenoid ยาว 50 เซนติเมตร มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 เซนติเมตรเพื่อรวบรวมพลังงานสนามแม่เหล็กกฟผ [23] ความหนาแน่นกำลังในขดลวดถูก μW 0.845 cm3 เมื่อมันถูกวางในเขตข้อมูลของความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กของ 18.5 μTrms พวกเขาเลือกเหล็กเป็นวัสดุหลักม้วนซึ่งได้รับความเดือดร้อนอย่างมากจากการสูญเสียปัจจุบันเอ็ดดี้ กระดาษนี้ให้การศึกษาครอบคลุมในเก็บเกี่ยวพลังงานสนามแม่เหล็กขด geometrical รูปทรง วัสดุหลัก และวิธีการม้วน ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กภายใต้สายไฟฟ้าจะตรวจสอบในส่วน II รายละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบขดลวดและสมการออกแบบจะได้รับในส่วน III ในส่วน IV การประเมินผลการทดลองออกแบบนำเสนอการนำเสนอ การสนทนาและบทสรุปให้
การแปล กรุณารอสักครู่..

F หรือเครือข่ายการส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงเส้นค่าใช้จ่ายพลังงานเป็นสำคัญ . เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ผลของความแก่ และน้ำแข็งสะสม [ 1 ] , [ 2 ] , ลดลงของคอนดักเตอร์อาจนำไปสู่สถานการณ์ที่อันตรายมากและการบำรุงรักษาค่าใช้จ่าย [ 3 ] ดังนั้น การตรวจสอบสภาพสายไฟเหนือศีรษะ แปรปรวน ข้อบกพร่องนี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจและการดำเนินงานที่เหมาะสมของเส้นพลังงานการส่งผ่านเครือข่าย พารามิเตอร์ที่สำคัญหลายแห่ง เช่น อุณหภูมิ และบรรทัดปัจจุบันอาจส่งผลกระทบต่อการทํางานและความพร้อมของค่าใช้จ่ายพลังงานบรรทัด ด้วยความก้าวหน้าใน
เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายราคาไม่แพงและ ultralow พลังงานไร้สายเซ็นเซอร์ได้รับการพัฒนาและสามารถใช้ในการตรวจสอบค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม วิธีชีวิตของแบตเตอรี่ ซึ่งใช้พลังงานจากระบบจะกลายเป็นคอขวดมันแพงสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่เหล่านี้ ดังนั้นพลังงานการเก็บเกี่ยวเทคโนโลยีที่น่าสนใจ และสัญญาว่าจะแก้ปัญหาเพื่อให้ระบบการตรวจสอบด้วยตนเองอย่างยั่งยืน [ 4 ] มีแหล่งพลังงานหลายรอบ ( พลังงานแสงอาทิตย์ , ลม , ไฟฟ้า , ฯลฯ ) แผงเซลล์แสงอาทิตย์มีตัวเลือกที่ดีที่จะเก็บพลังงานในช่วงกลางวันในอากาศ [ 4 ] , [ 5 ] เทคโนโลยีนี้จะค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่และหลายผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในตลาดอย่างไรก็ตาม อุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ต้องอาศัยอากาศ และอาจต้องใช้หน่วยเก็บพลังงาน highcapacity เพิ่มเติม ซึ่งปกติจะแพงมากเพื่อให้ทำงานในตอนกลางคืน [ 3 ] , [ 6 ] สถานการณ์ที่คล้ายกันใช้กับกังหันลมขนาดเล็ก นอกจากนี้ สภาพอากาศที่รุนแรง เช่น พายุ ลูกเห็บ และอาจเกิดความเสียหายต่อใบพัดและแผงเซลล์แสงอาทิตย์ [ 3 ] , [ 7 ]ในบริเวณใกล้เคียงของสายไฟแรงสูง แรงสนามแม่เหล็กที่ถูกสร้างขึ้น ซึ่งอาจเป็นแหล่งพลังงานที่สอดคล้องกันสำหรับเซ็นเซอร์ไร้สาย เมื่อเร็ว ๆนี้จำนวนของพลังงานอุปกรณ์ได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อรวบรวมไฟฟ้า [ 3 ] , [ 8 ] - [ 12 ] หรือพลังงานสนามแม่เหล็กจากค่าใช้จ่ายไฟฟ้า [ 13 ] - [ 17 ] อุปกรณ์เหล่านี้มีทั้งหมดห่อในสายไฟดังแสดงในรูปที่1 เพื่อให้ช่วงของการวัดแบบไร้สาย เช่น อุณหภูมิ กระเป๋ารถเมล์สายนี้ และอุณหภูมิ ข้อจำกัดของการออกแบบเหล่านี้คืออุปกรณ์ที่ต้องติดตั้งบนเหนือเส้นพลังงาน นี้จำกัดขนาดและน้ำหนักของตัวเซนเซอร์มันจะเพิ่มบรรทัดลดลง ข้อมูลสภาพอากาศแบบเรียลไทม์ เช่น ความเร็ว ความชื้น ลมและอุณหภูมิอากาศ ) ใกล้เส้น Power โสหุ้ย คือ พื้นฐานของเทคนิคการประเมินแบบไดนามิกความร้อนซึ่งสามารถเพิ่มขึ้นอย่างมากในการส่งผ่านความจุเมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิมคงระดับ [ 18 ] , [ 19 ] โดยปกติขนาดของสภาพอากาศที่มีลมเซนเซอร์ขนาดค่อนข้างใหญ่เมื่อเทียบกับอุณหภูมิและความชื้น เซ็นเซอร์ [ 20 ] นอกจากนี้ ความต้องการ
ที่จะติดตั้งบนวัตถุที่หยุดนิ่งเพื่อให้มันยังคง ดังนั้น , มันเกือบจะไม่ได้เชื่อมต่อกับสถานีอากาศเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานตามปกติ ซึ่งติดตั้งบนสายไฟ . เป็นพลังงานอุปกรณ์วางปิดสายไฟ เช่น บนพื้นที่แสดงในรูปที่ 2 สามารถเอาชนะ comings สั้นเหล่านี้ นอกจากนี้
การแปล กรุณารอสักครู่..
