自供电技术技术简介

自供电技术，其实质是一种震动自发电机。发明人从小孩子常玩的手持溜溜球中得到灵感，认为各种专利证明机械能都可以最终转化成电能，从而使电子元件不需要借助外部电源就能运行。经过实验和验证，该项技术已成功运用于低功耗的电子设备。

自供电技术的原理十分简单。我们身边每天都充满着各式各样的能量，最常见的有热能、机械能、微型发电机模块示意图辐射能、化学能等形式，这项技术就是利用震动模块通过敲击、震动、按压、平推等动作将这些能量收集起来，实现电能转化。发电机模块主要由线圈和磁铁等零部件组成。

该项技术对发电机零部件精密度和贴合度要求惊人，大部分流程工艺都超出现有的加工生产能力，所以生产速度较慢、合格率不高。不过令人欣喜的是，研发团队正在努力寻找一种工艺改进技术，让不可控因素大大降低，相信不久，会形成一股大规模的批量化生产。

自供电技术属于新能源技术，有着无法估量的市场前景。节能环保呼声日益高涨，省电需求从节省多少电源到不用电源的高级阶段迈进。据悉，采用自供电技术开发的相关产品，每年将为国家节约一座长江三峡电站的发电量。2100433B

自供电式保护装置也称无源保护装置（EPS、EPR、EPH），主要是应用于现代智能电网系统的变压器保护、线路保护，专用于35KV以下的开关柜保护中。 自供电式保护装是指通过互感器从高压电缆中互感出能量，通过模电技术设计出开关电源，供数字电路工作。其特点是可以不使用电力保护中的直流屏供电，不但为用户节省了成本，同时，避免了直流屏经常需要维护的缺点。该技术主要出现在2000年后开始推广使用并逐渐成熟。

国内首先研发并使用该技术的武汉意瑞莱电气有限公司，该公司在2006年研发成功并开始推向市场，其产品特点是使用单稳态脱扣线圈，也可选用双稳态脱扣线圈，互感器由用户选配。主要有EP系列产品应用市场，EPS是断路器柜和柱上开关，EPR主要用于熔断器组合开关柜，EPH主要用于智能电网保护系统。

国外使用该技术的主要有ABB、西门子和伍德沃德等公司，他们主要使用的是双稳态脱扣线圈，并指定配用互感器。

对电线供电状态在线监测，是智能电网的关键技术问题。立足于智能电网的需求，着眼于原始科技创新，提出一种具有潜在广泛应用价值的自供电电线电压电流在线非接触监测技术。所有监测装置从电线获取电磁能，构成长期、免维护自洽的智能监测系统。提出自供能、无线、非侵入、一体化的电流电压传感器，确保电网及监测系统安全，还实现传感器微型化和独立自足。提出一种消除传感器与电线间分布电容影响的非接触电压测量方法，解决快速、高精度非接触检测电线电压难题。提出用磁致伸缩材料、压电材料、高磁导率薄膜材料、高Q值音叉结构构造零磁场偏置高效磁电复合换能器，高效采集电磁能量。提出一种传感器和采集器管理电路，保证传感器和采集器高灵敏、高效自供电工作。提出非线性阻尼谐振结构，能在大电流动态范围，高效安全采集磁电能量。通过本项目研究，提出自供电电线状态监测系统原理和技术实现方法，发展拥有完全自主知识产权的新一代自治智能电网监测技术。

对电线供电状态在线监测，是智能电网的关键技术问题。本项目立足于智能电网的需求，着眼于原始科技创新，提出一种具有广泛应用价值的自供电电线电压电流在线非接触监测技术。所有监测装置从电线获取电磁能，构成长期、免维护自洽的智能监测系统。取得方面许多突破，还建立了电力线状态监测的仪器系统。提出自全式自供能、无线、非侵入、一体化的电流电压传感器，提出三种非接触电流测量方法，能够无需偏置构成微型环形复合磁电结构，还能够通过上变频大幅度提高50Hz低频电流测量灵敏度。在1A-1000A测量范围，测量电流分辨率达到10mA。提出一种消除传感器与电线间分布电容影响的非接触线圈激励电压测量方法，解决快速、高精度非接触检测电线电场/电压难题，测量距离超过10cm以上，电压分辨率小于1V。还提出采用变容二极管的电压非接触测量方法，能够非常容易构成低功耗测量电压的系统。提出用磁致伸缩材料、压电材料、高磁导率薄膜材料、高Q值谐振结构构造零磁场偏置高效磁电复合换能器，高效采集电磁能量，在磁场为0.5Oe时，采集器的最大功率密度为147.83μW/cm3。提出了采集多根电线的Halbach阵列磁场能量采集器，用很小体积获得非常高的能量。在10A的电力线周围，采集器的最大功率密度为3mW/cm3，大幅度提高获取电力线磁能的能力。提出一种针对压电采集器的上变频匹配管理电路，大幅度提高换能器到储能元件的能量转化效率，效率达到44%，保证采集器高效自供电工作。提出自全式自供电电线状态监测原理并研制出自全式自供电电线状态监测系统，发展拥有完全自主知识产权的新一代自治智能电网监测技术。在重庆和南京等地分布许多无线传感器节点，远程监测电力线工作状态，确保电力线安全工作。课题发表SCI论文45篇，EI论文50篇，申请中国发明专利3项，获发明专利授权3项。共培养博士后1名，博士生7名，硕士生16名。指导1名学生入选中国仪器仪表学会全国优博论文，指导2名学生入选重庆市优博论文。 2100433B