F OR electric power transmission ne

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

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

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 จะต้องto 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

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เครือข่ายระบบส่งกำลังหรือ F ไฟฟ้าแรงดันสูงสายไฟเหนือศีรษะมีความสำคัญมาก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิผลริ้วรอยและการสะสมน้ำแข็ง [1], [2] ลดลงของตัวนำอาจนำไปสู่สถานการณ์ที่อันตรายและค่าบำรุงรักษามาก [3] ดังนั้นการตรวจสอบสภาพสายไฟเหนือศีรษะระเบิดความผิดพลาดและอุปเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินการที่เหมาะสมของการใช้พลังงานเครือข่ายการส่งสาย ค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญหลายอย่างเช่นอุณหภูมิและบรรทัดปัจจุบันอาจมีผลต่อการทำงานและความพร้อมของสายไฟเหนือศีรษะ กับความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายพลังงานราคาไม่แพงและ ultralow เซ็นเซอร์ไร้สายได้รับการพัฒนาและสามารถนำไปใช้กับการตรวจสอบพารามิเตอร์ที่สำคัญเหล่านี้
อย่างไรก็ตามช่วงชีวิตที่ จำกัด ของแบตเตอรี่ที่พลังงานของระบบการตรวจจับจะกลายเป็นคอขวดในขณะที่มันมีราคาแพงเป็นระยะเปลี่ยนแบตเตอรี่เหล่านี้ ดังนั้นเทคโนโลยีการเก็บเกี่ยวพลังงานเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่น่าสนใจและมีแนวโน้มที่จะทำให้ระบบการตรวจสอบด้วยตนเองอย่างยั่งยืน [4] มีหลายแหล่งพลังงานโดยรอบมี (แสงอาทิตย์ลมไฟฟ้า ฯลฯ ) แผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นตัวเลือกที่ดีในการเก็บรวบรวมพลังงานในช่วงเวลากลางวันในสภาพอากาศที่ดี [4] [5] เทคโนโลยีนี้เป็นที่ค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่และหลายผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่แล้วในตลาด อย่างไรก็ตามอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์หนักขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและอาจต้องใช้ highcapacity หน่วยจัดเก็บข้อมูลการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นซึ่งเป็นปกติที่มีราคาแพงเพื่อที่จะทำงานในเวลากลางคืน [3], [6] สถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันนำไปใช้กับกังหันลมขนาดเล็ก นอกจากนี้สภาพอากาศที่รุนแรงเช่นลูกเห็บและพายุอาจเกิดความเสียหายใบพัดกังหันและแผงเซลล์แสงอาทิตย์ [3], [7] ในบริเวณใกล้เคียงของสายไฟฟ้าแรงดันสูงที่เป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่งจะถูกสร้างขึ้นซึ่งอาจจะเป็นแหล่งพลังงานที่สอดคล้องกันสำหรับเซ็นเซอร์ไร้สาย เมื่อเร็ว ๆ นี้จำนวนของอุปกรณ์การเก็บเกี่ยวพลังงานได้รับการพัฒนาในการเก็บรวบรวมไฟฟ้า [3] [8] - [12] หรือพลังงานสนามแม่เหล็กจากสายไฟเหนือศีรษะ [13] - [17] อุปกรณ์เหล่านี้จะห่อทั้งหมดในสายไฟฟ้าดังแสดงในรูป 1 เพื่อให้ช่วงของการวัดไร้สายเช่นอุณหภูมิตัวนำอุปบรรทัดและอุณหภูมิรอบข้าง ข้อ จำกัด ของการออกแบบเหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่จะต้องมีการติดตั้งอยู่บนสายไฟเหนือศีรษะ ซึ่งจะ จำกัด ขนาดและน้ำหนักของเซ็นเซอร์ในขณะที่มันต่อไปจะเพิ่มขึ้นลดลงเส้น เวลาจริงข้อมูลสภาพอากาศ (เช่นความเร็วลมความชื้นและอุณหภูมิของอากาศ) ใกล้สายไฟฟ้าค่าใช้จ่ายที่เป็นรากฐานของเทคนิคการให้คะแนนความร้อนแบบไดนามิกซึ่งอาจจะมีการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในความสามารถการส่งเทียบกับคะแนนแบบคงที่แบบดั้งเดิม [18 ], [19] โดยปกติสถานีขนาดของสภาพอากาศที่มีลมเซ็นเซอร์ที่มีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับอุณหภูมิความชื้นและเซ็นเซอร์ [20] นอกจากนี้จะต้องมีการติดตั้งบนวัตถุที่หยุดนิ่งที่จะให้มันยังคง
ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้เกือบที่จะเชื่อมต่อสถานีอากาศเพื่อเกี่ยวข้าวพลังงานทั่วไปที่ติดตั้งอยู่บนสายไฟ อุปกรณ์การเก็บเกี่ยวพลังงานออกวางสายไฟฟ้าเช่นบนพื้นดินที่แสดงในรูป 2 สามารถเอาชนะ comings สั้นเหล่านี้ นอกจากนี้เครื่องเกี่ยวนวดและพลังงานยืนฟรีสามารถรวมกันได้อย่างง่ายดายด้วยบานหน้าต่างแสงอาทิตย์กังหันลมหรือในรูปแบบพลังงานที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพระบบการเก็บเกี่ยว จู้และเพื่อนร่วมงานได้รับการออกแบบตัวเก็บประจุยืนอิสระที่จะไล่พลังงานสนามไฟฟ้าในสถานีย่อย [21], [22] อย่างไรก็ตามการส่งออกพลังงานที่ถูก จำกัด เนื่องจากผลการโหลดที่เกิดจากความต้านทานที่มีขนาดใหญ่ของตัวเก็บประจุ Tashiro et al, บรูคส์ขดลวดที่ใช้ในการเก็บเกี่ยวพลังงานจากสายไฟ [15] จากการทดลองของพวกเขามีความหนาแน่นพลังงาน 1.47 μW / cm3 ก็ประสบความสำเร็จในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กของ 21.2 μTrms ความหนาแน่นของพลังงานของพวกเขาถูก จำกัด เนื่องจากรูปร่างหลักและวัสดุ รอสโคและจัดด์การออกแบบขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า 50 ซมยาวที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 ซม. ในการเก็บรวบรวมพลังงานสนามแม่เหล็กในสถานีย่อย [23] ความหนาแน่นของพลังงานในขดลวดเป็น 0.845 μW / cm3 เมื่อมันถูกวางไว้ในด้านของความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กของ 18.5 μTrms พวกเขาเลือกเหล็กเป็นวัสดุหลักของขดลวดซึ่งได้รับความเดือดร้อนอย่างมากจากการสูญเสียกระแสไหลวน กระดาษนี้จะให้การศึกษาที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการเก็บเกี่ยวพลังงานสนามแม่เหล็กในแง่ของรูปทรงเรขาคณิตม้วนวัสดุหลักและวิธีการที่คดเคี้ยว ในส่วนที่สองความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กภายใต้สายไฟที่มีการตรวจสอบ รายละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบขดลวดและสมการออกแบบจะได้รับในส่วนที่สาม ในส่วนที่สี่การประเมินผลการทดลองของการออกแบบที่นำเสนอจะนำเสนอ การอภิปรายและข้อสรุปจะให้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

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 ลม