科技日报记者 雍 黎 通讯员 林熙熙
近日，由国网重庆市电力公司研发的复合振动自供能监测装置成功通过百日带电运行考验，标志着我国在架空线路监测技术上取得重要突破。
过去，架空线路上的温度、弧垂等监测装置主要依赖锂电池和太阳能供电。然而，在重庆这样的多雾多雨地区，太阳能设备经常失效，而锂电池每2—3年就需要更换，维护成本高达约3000元/套。更为棘手的是，部分线路位于无人区，维护人员需要徒步数小时才能到达。
数据显示，重庆电网现有约3万套各类线路监测装置，每年因供电问题导致的监测中断超过1000次。为了解决这一问题，2023年初，该公司组建了一个10人的攻关团队，致力于开发自供能装置。在研发初期，团队曾尝试改造小型风力发电机，但导线微小的振动幅度使传统电磁发电技术无法应对。在一次与技术专家的交流中，团队发现了摩擦纳米发电机技术对微幅振动的独特敏感性。
基于此，团队创新地提出了“三模复合”架构。架构包括捕捉微风振动的摩擦纳米模块、转化中频振动的压电陶瓷以及应对剧烈摆动的电磁模块。为攻克多源电能整合难题，团队还开发了智能电源管理系统，系统可通过16种能量分配策略优化储能效率。
然而，2024年1月，首台样机在丰都试验场遇到了挑战。连续阴雨导致装置储能效率降低。面对这种情况，团队迅速作出反应，改进了结构，并采用了新的防水透气膜和超级电容。在极端测试中，装置的储能效率创下新高，可保证监测系统连续工作100小时。
2024年5月，团队研发出新型复合振动自供能线路传感监测装置，实现了温度、弧垂、振动三种传感参量采集与取能装置的有机统一。该装置发电模块实现了10毫瓦级功率发电，多源电能管理效率达80%以上，多参量传感平均运行功耗低至700微瓦。经实验室验证，发电模块持续发电10余天，能满足主流低功耗传感监测装置1年的供能需求。
“2024年，新型复合振动自供能线路传感监测装置获重庆市渝电菁英科技大赛成果一等奖。”团队成员蒋西平介绍，该成果已获得国家发明专利授权1项、国家实用新型专利授权2项，先后安装在110千伏垫三线、500千伏张马线等10条不同电压等级线路上。
