基于多约束优化的阵列式电流互感器环境微电流能量收集

环境能量获取是实现电力系统中低功耗、分布式传感器高效、可靠供电的一种新兴技术。针对mA级别微电流能量收集功率和效率低下的问题,该文提出了电流互感器阵列组合的方法。建立了电流互感器等效电路模型,通过拟合确定非线性自感的数学表达,推导了取能电流互感器的理论输出特性。进一步针对微电流能量收集,建立了阵列式取能电流互感器的串并联电路模型,基于能量管理芯片的输入特性构建电流互感器阵列组合最优设计的多约束条件,利用遗传算法优化取能电流互感器阵列组合,提高能量收集功率及效率。最后,在50、80和100mA电流3种情况下,利用ADP5091分别对12×1、5×1和4×1形式的最佳取能电流互感器阵列进行能量收集与管理,最大能量收集效率达到98.96%,实现了对低功耗无线温度传感器间歇工作模式的供电,为电力系统环境中从泄露电流、环流等微电流能量的高效回收利用提供了技术支撑。

基于多参量光纤F-P传感的变压器局部放电与油温传感方法

为及时准确掌握电力变压器的运行状态,简化变压器内部传感器的安装布置,针对局部放电和油温这两大变压器运行状态关键特征参量,提出基于法布里-珀罗干涉(Fabry-Perot interference)原理的变压器局部放电与油温多参量光纤传感方法。设计了谐振频率在121 kHz的光纤F-P超声探头,采用光强解调法,基于超声波信号实现了油中52.78 pC局部放电的测量;基于同一探头,采用光谱傅里叶解调算法,实现了变压器油温传感,经解调得到的F-P探头腔长变化与热电偶传感器测得的温度变化近似呈线性关系,R^(2)为0.97。研究了温度变化对F-P探头超声传感特性的影响,发现在油温变化时,F-P探头对局部放电超声信号检测的灵敏度出现周期性变化;同时,F-P探头输出光强的直流分量也将快速波动,基于这一特性,也可为监测变压器内部快速温升提供参考。该研究为电气设备状态单光纤多参量检测提供了一种思路。