自供電技術技術簡介

自供電技術，其實質是一種震動自發(fā)電機。發(fā)明人從小孩子常玩的手持溜溜球中得到靈感，認為各種專利證明機械能都可以最終轉化成電能，從而使電子元件不需要借助外部電源就能運行。經(jīng)過實驗和驗證，該項技術已成功運用于低功耗的電子設備。

自供電技術的原理十分簡單。我們身邊每天都充滿著各式各樣的能量，最常見的有熱能、機械能、微型發(fā)電機模塊示意圖輻射能、化學能等形式，這項技術就是利用震動模塊通過敲擊、震動、按壓、平推等動作將這些能量收集起來，實現(xiàn)電能轉化。發(fā)電機模塊主要由線圈和磁鐵等零部件組成。

該項技術對發(fā)電機零部件精密度和貼合度要求驚人，大部分流程工藝都超出現(xiàn)有的加工生產(chǎn)能力，所以生產(chǎn)速度較慢、合格率不高。不過令人欣喜的是，研發(fā)團隊正在努力尋找一種工藝改進技術，讓不可控因素大大降低，相信不久，會形成一股大規(guī)模的批量化生產(chǎn)。

自供電技術屬于新能源技術，有著無法估量的市場前景。節(jié)能環(huán)保呼聲日益高漲，省電需求從節(jié)省多少電源到不用電源的高級階段邁進。據(jù)悉，采用自供電技術開發(fā)的相關產(chǎn)品，每年將為國家節(jié)約一座長江三峽電站的發(fā)電量。2100433B

自供電式保護裝置也稱無源保護裝置（EPS、EPR、EPH），主要是應用于現(xiàn)代智能電網(wǎng)系統(tǒng)的變壓器保護、線路保護，專用于35KV以下的開關柜保護中。 自供電式保護裝是指通過互感器從高壓電纜中互感出能量，通過模電技術設計出開關電源，供數(shù)字電路工作。其特點是可以不使用電力保護中的直流屏供電，不但為用戶節(jié)省了成本，同時，避免了直流屏經(jīng)常需要維護的缺點。該技術主要出現(xiàn)在2000年后開始推廣使用并逐漸成熟。

國內(nèi)首先研發(fā)并使用該技術的武漢意瑞萊電氣有限公司，該公司在2006年研發(fā)成功并開始推向市場，其產(chǎn)品特點是使用單穩(wěn)態(tài)脫扣線圈，也可選用雙穩(wěn)態(tài)脫扣線圈，互感器由用戶選配。主要有EP系列產(chǎn)品應用市場，EPS是斷路器柜和柱上開關，EPR主要用于熔斷器組合開關柜，EPH主要用于智能電網(wǎng)保護系統(tǒng)。

國外使用該技術的主要有ABB、西門子和伍德沃德等公司，他們主要使用的是雙穩(wěn)態(tài)脫扣線圈，并指定配用互感器。

對電線供電狀態(tài)在線監(jiān)測，是智能電網(wǎng)的關鍵技術問題。立足于智能電網(wǎng)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(tǒng)。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(wǎng)及監(jiān)測系統(tǒng)安全，還實現(xiàn)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(tǒng)原理和技術實現(xiàn)方法，發(fā)展擁有完全自主知識產(chǎn)權的新一代自治智能電網(wǎng)監(jiān)測技術。

對電線供電狀態(tài)在線監(jiān)測，是智能電網(wǎng)的關鍵技術問題。本項目立足于智能電網(wǎng)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(tǒng)。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(tǒng)。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?nèi)荻O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(tǒng)。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(tǒng)，發(fā)展擁有完全自主知識產(chǎn)權的新一代自治智能電網(wǎng)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