自供電技術(shù)

自供電技術(shù)的原理十分簡(jiǎn)單。我們身邊每天都充滿著各式各樣的能量，最常見(jiàn)的有熱能、機(jī)械能、微型發(fā)電機(jī)模塊示意圖輻射能、化學(xué)能等形式，這項(xiàng)技術(shù)就是利用震動(dòng)模塊通過(guò)敲擊、震動(dòng)、按壓、平推等動(dòng)作將這些能量收集起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化。發(fā)電機(jī)模塊主要由線圈和磁鐵等零部件組成。

自供電技術(shù)屬于新能源技術(shù)，有著無(wú)法估量的市場(chǎng)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(jí)階段邁進(jìn)。據(jù)悉，采用自供電技術(shù)開(kāi)發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品，每年將為國(guó)家節(jié)約一座長(zhǎng)江三峽電站的發(fā)電量。2100433B

自供電技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是一種震動(dòng)自發(fā)電機(jī)。發(fā)明人從小孩子常玩的手持溜溜球中得到靈感，認(rèn)為各種專利證明機(jī)械能都可以最終轉(zhuǎn)化成電能，從而使電子元件不需要借助外部電源就能運(yùn)行。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，該項(xiàng)技術(shù)已成功運(yùn)用于低功耗的電子設(shè)備。

該項(xiàng)技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)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(guò)令人欣喜的是，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在努力尋找一種工藝改進(jìn)技術(shù)，讓不可控因素大大降低，相信不久，會(huì)形成一股大規(guī)模的批量化生產(chǎn)。

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

國(guó)內(nèi)首先研發(fā)并使用該技術(shù)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(kāi)始推向市場(chǎng)，其產(chǎn)品特點(diǎn)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(yīng)用市場(chǎng)，EPS是斷路器柜和柱上開(kāi)關(guān)，EPR主要用于熔斷器組合開(kāi)關(guān)柜，EPH主要用于智能電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)。

國(guó)外使用該技術(shù)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(duì)電線供電狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)，是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)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(yīng)用價(jià)值的自供電電線電壓電流在線非接觸監(jiān)測(cè)技術(shù)。所有監(jiān)測(cè)裝置從電線獲取電磁能，構(gòu)成長(zhǎng)期、免維護(hù)自洽的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。提出自供能、無(wú)線、非侵入、一體化的電流電壓傳感器，確保電網(wǎng)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全，還實(shí)現(xiàn)傳感器微型化和獨(dú)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(cè)量方法，解決快速、高精度非接觸檢測(cè)電線電壓難題。提出用磁致伸縮材料、壓電材料、高磁導(dǎo)率薄膜材料、高Q值音叉結(jié)構(gòu)構(gòu)造零磁場(chǎng)偏置高效磁電復(fù)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(jié)構(gòu)，能在大電流動(dòng)態(tài)范圍，高效安全采集磁電能量。通過(guò)本項(xiàng)目研究，提出自供電電線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，發(fā)展擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代自治智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。

對(duì)電線供電狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)，是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本項(xiàng)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(yīng)用價(jià)值的自供電電線電壓電流在線非接觸監(jiān)測(cè)技術(shù)。所有監(jiān)測(cè)裝置從電線獲取電磁能，構(gòu)成長(zhǎng)期、免維護(hù)自洽的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。取得方面許多突破，還建立了電力線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的儀器系統(tǒng)。提出自全式自供能、無(wú)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(cè)量方法，能夠無(wú)需偏置構(gòu)成微型環(huán)形復(fù)合磁電結(jié)構(gòu)，還能夠通過(guò)上變頻大幅度提高50Hz低頻電流測(cè)量靈敏度。在1A-1000A測(cè)量范圍，測(cè)量電流分辨率達(dá)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(lì)電壓測(cè)量方法，解決快速、高精度非接觸檢測(cè)電線電場(chǎng)/電壓難題，測(cè)量距離超過(guò)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(cè)量方法，能夠非常容易構(gòu)成低功耗測(cè)量電壓的系統(tǒng)。提出用磁致伸縮材料、壓電材料、高磁導(dǎo)率薄膜材料、高Q值諧振結(jié)構(gòu)構(gòu)造零磁場(chǎng)偏置高效磁電復(fù)合換能器，高效采集電磁能量，在磁場(chǎng)為0.5Oe時(shí)，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(chǎng)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(duì)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(chǔ)能元件的能量轉(zhuǎn)化效率，效率達(dá)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(cè)原理并研制出自全式自供電電線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，發(fā)展擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代自治智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。在重慶和南京等地分布許多無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利3項(xiàng)，獲發(fā)明專利授權(quán)3項(xiàng)。共培養(yǎng)博士后1名，博士生7名，碩士生16名。指導(dǎo)1名學(xué)生入選中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)全國(guó)優(yōu)博論文，指導(dǎo)2名學(xué)生入選重慶市優(yōu)博論文。 2100433B