電線電壓和電流自供電非接觸線上監測技術研究

《電線電壓和電流自供電非接觸線上監測技術研究》是依託上海交通大學，由李平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電線電壓和電流自供電非接觸線上監測技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李平
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

對電線供電狀態線上監測，是智慧型電網的關鍵技術問題。立足於智慧型電網的需求，著眼於原始科技創新，提出一種具有潛在廣泛套用價值的自供電電線電壓電流線上非接觸監測技術。所有監測裝置從電線獲取電磁能，構成長期、免維護自洽的智慧型監測系統。提出自供能、無線、非侵入、一體化的電流電壓感測器，確保電網及監測系統安全，還實現感測器微型化和獨立自足。提出一種消除感測器與電線間分布電容影響的非接觸電壓測量方法，解決快速、高精度非接觸檢測電線電壓難題。提出用磁致伸縮材料、壓電材料、高磁導率薄膜材料、高Q值音叉結構構造零磁場偏置高效磁電複合換能器，高效採集電磁能量。提出一種感測器和採集器管理電路，保證感測器和採集器高靈敏、高效自供電工作。提出非線性阻尼諧振結構，能在大電流動態範圍，高效安全採集磁電能量。通過本項目研究，提出自供電電線狀態監測系統原理和技術實現方法，發展擁有完全自主智慧財產權的新一代自治智慧型電網監測技術。

結題摘要

對電線供電狀態線上監測，是智慧型電網的關鍵技術問題。本項目立足於智慧型電網的需求，著眼於原始科技創新，提出一種具有廣泛套用價值的自供電電線電壓電流線上非接觸監測技術。所有監測裝置從電線獲取電磁能，構成長期、免維護自洽的智慧型監測系統。取得方面許多突破，還建立了電力線狀態監測的儀器系統。提出自全式自供能、無線、非侵入、一體化的電流電壓感測器，提出三種非接觸電流測量方法，能夠無需偏置構成微型環形複合磁電結構，還能夠通過上變頻大幅度提高50Hz低頻電流測量靈敏度。在1A-1000A測量範圍，測量電流解析度達到10mA。提出一種消除感測器與電線間分布電容影響的非接觸線圈激勵電壓測量方法，解決快速、高精度非接觸檢測電線電場/電壓難題，測量距離超過10cm以上，電壓解析度小於1V。還提出採用變容二極體的電壓非接觸測量方法，能夠非常容易構成低功耗測量電壓的系統。提出用磁致伸縮材料、壓電材料、高磁導率薄膜材料、高Q值諧振結構構造零磁場偏置高效磁電複合換能器，高效採集電磁能量，在磁場為0.5Oe時，採集器的最大功率密度為147.83μW/cm3。提出了採集多根電線的Halbach陣列磁場能量採集器，用很小體積獲得非常高的能量。在10A的電力線周圍，採集器的最大功率密度為3mW/cm3，大幅度提高獲取電力線磁能的能力。提出一種針對壓電採集器的上變頻匹配管理電路，大幅度提高換能器到儲能元件的能量轉化效率，效率達到44%，保證採集器高效自供電工作。提出自全式自供電電線狀態監測原理並研製出自全式自供電電線狀態監測系統，發展擁有完全自主智慧財產權的新一代自治智慧型電網監測技術。在重慶和南京等地分布許多無線感測器節點，遠程監測電力線工作狀態，確保電力線安全工作。課題發表SCI論文45篇，EI論文50篇，申請中國發明專利3項，獲發明專利授權3項。共培養博士後1名，博士生7名，碩士生16名。指導1名學生入選中國儀器儀表學會全國優博論文，指導2名學生入選重慶市優博論文。