電線電壓和電流自供電非接觸在線監(jiān)測技術研究項目摘要

對電線供電狀態(tài)在線監(jiān)測，是智能電網的關鍵技術問題。立足于智能電網的需求，著眼于原始科技創(chuàng)新，提出一種具有潛在廣泛應用價值的自供電電線電壓電流在線非接觸監(jiān)測技術。所有監(jiān)測裝置從電線獲取電磁能，構成長期、免維護自洽的智能監(jiān)測系統。提出自供能、無線、非侵入、一體化的電流電壓傳感器，確保電網及監(jiān)測系統安全，還實現傳感器微型化和獨立自足。提出一種消除傳感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復合換能器，高效采集電磁能量。提出一種傳感器和采集器管理電路，保證傳感器和采集器高靈敏、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(tài)范圍，高效安全采集磁電能量。通過本項目研究，提出自供電電線狀態(tài)監(jiān)測系統原理和技術實現方法，發(fā)展擁有完全自主知識產權的新一代自治智能電網監(jiān)測技術。

對電線供電狀態(tài)在線監(jiān)測，是智能電網的關鍵技術問題。本項目立足于智能電網的需求，著眼于原始科技創(chuàng)新，提出一種具有廣泛應用價值的自供電電線電壓電流在線非接觸監(jiān)測技術。所有監(jiān)測裝置從電線獲取電磁能，構成長期、免維護自洽的智能監(jiān)測系統。取得方面許多突破，還建立了電力線狀態(tài)監(jiān)測的儀器系統。提出自全式自供能、無線、非侵入、一體化的電流電壓傳感器，提出三種非接觸電流測量方法，能夠無需偏置構成微型環(huán)形復合磁電結構，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測量范圍，測量電流分辨率達到10mA。提出一種消除傳感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，電壓分辨率小于1V。還提出采用變容二極管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復合換能器，高效采集電磁能量，在磁場為0.5Oe時，采集器的最大功率密度為147.83μW/cm3。提出了采集多根電線的Halbach陣列磁場能量采集器，用很小體積獲得非常高的能量。在10A的電力線周圍，采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。提出一種針對壓電采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%，保證采集器高效自供電工作。提出自全式自供電電線狀態(tài)監(jiān)測原理并研制出自全式自供電電線狀態(tài)監(jiān)測系統，發(fā)展擁有完全自主知識產權的新一代自治智能電網監(jiān)測技術。在重慶和南京等地分布許多無線傳感器節(jié)點，遠程監(jiān)測電力線工作狀態(tài)，確保電力線安全工作。課題發(fā)表SCI論文45篇，EI論文50篇，申請中國發(fā)明專利3項，獲發(fā)明專利授權3項。共培養(yǎng)博士后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(yōu)博論文，指導2名學生入選重慶市優(yōu)博論文。 2100433B

接觸式電流表通常須將電流載體截斷后串入，或將導線外絕緣剝落后將表并上（間接電壓式）。無論那種都必須破壞線路的完整性并使得測量工作程序十分繁瑣。對巡回，查故障等一次性檢測是十分不便。但是這類儀表采用電磁式結構，制作工藝成熟，成本低廉，抗干擾性能好，常用在固定檢測點上。另一類電表是非接觸式的，它不會破壞載流導線的完整，從載流導體產生的穩(wěn)恒磁場中采樣。一般使用霍爾原件或感應線圈將磁勢轉化成為電壓訊號，再經過一系列的電壓放大驅動顯示機構指示電流值，它不但使巡回檢測工作大為簡化而且靈敏度高，但是它的結構復雜，電子原件成本高，抗干擾能力差。當前這類產品還不能在普通電工測量中推廣。

接觸電壓擦了系列產品可分為：

DF9000大型地網變頻大電流接地特性測量系統，

DF910K大型地網變頻大電流接地阻抗測量系統，

DF902K變頻抗干擾接地阻抗測量儀。

1、DF9000大型地網變頻大電流接地特性測量系統：系統輸出功率大（2-20KW），電壓高（0-1000V），輸出電流大（0-50A）。精確測量接地阻抗，接地電抗，接地電阻，接觸電壓，跨步電位差，場區(qū)地表電位梯度，接觸電壓，接觸電位差，跨步電壓，轉移電位，導通電阻，土壤電阻率等參數，可全面測量大型地網的各項特性參數，完全滿足新版DL/T475-2006《接地裝置特性參數測量導則》的要求。

2、DF910K大型地網變頻大電流接地阻抗測量系統：系統輸出功率大（5-20KW），輸出電壓（0-1000V），輸出電流（0-50A）。精確測量接地阻抗，接地電阻，接觸電位差，接地電抗，導通電阻，土壤電阻率等參數。

3、DF902K變頻抗干擾接地阻抗測量儀：系統輸出功率2kW，輸出電壓（0-200-400V）.測試輸出電流（0-10A）。精確測量接地阻抗，接地電阻，接地電抗，導通電阻，土壤電阻率等參數。可滿常規(guī)接地網的測量。