新型电场传感器应用于输电线电场测量

基于高性能的微电子机械系统(MEMS)工频电场传感器系统开展了高压架空输电线下电场测量应用研究.为了获得电场分布规律,基于模拟电荷法,建立了输电导线的二维电场计算通用模型.传感器系统核心敏感芯片基于电荷感应原理,采用MEMS技术加工制作.在0~1000kV/m工频电场范围内,传感器系统的总不确定度为1.53%,分辨力达到了20V/m.仿真与测试结果表明:35kV与10kV输电线下的电场计算结果与传感器系统的测量结果偏差分别为6%和10%,并与传统的Narda EFA-300电磁场分析仪测量结果具有较好的一致性.     

一种用于±800kV换流站的电场记录仪的研制

针对现有设备不能有效地测量±800kV换流站阀厅直流侧母线泄流过程产生的交直流混合电场的问题。分析了振动电容式传感器的交直流电场测量原理,利用此原理结合相敏检波、ARM、uIP协议等现有技术及设备,研制了一种电场记录仪。该记录仪可以对有限幅度下DC-50Hz带宽的电场进行长时间连续测量,能够实现测量数据远程实时显示、存储以及控制等功能。实验测试该仪器能够有效、准确的测量并记录有限幅度下DC-50Hz的交直流电场信号,可以应用到记录±800kV换流站阀厅高压直流侧母线泄流过程产生的电场。     

一种基于差分传导电流原理的工频电场传感器

电场强度是评价高压交流输电线路周边电磁环境的重要指标之一,工频电场传感器是实现工频电场测量的基础,而目前工程中尚缺少较为精准、便捷的电场测量传感器,因此提出了一种基于差分传导电流的工频电场传感器设计方法,并完成了基于此方法的工频电场传感器的样机研制和标定工作.实验结果表明该传感器能够适用于高压交流输电线路周边工频电场的测量,具有较好的线性度和测量准确性.     

微型集成光波导电场传感器的设计

针对现有测量手段对时域脉冲电场测量的不足,利用铌酸锂晶体的电光效应,设计了一种集成了光波导与锥形天线的新型电场传感器。采用退火质子交换技术与溅射法制备的集成光波导电场传感器体积为仅为 70 mm×15 mm×15 mm。对该传感器的频响特性与时域动态范围进行测试,实验结果表明：传感器带宽为100 kHz至10 GHz,可测量电场范围为6.67 kV/m~133.33 kV/m,线性拟合相关系数为0.98535。与直接感应式电场传感器与电光直调电场传感器相比,集成光波导电场传感器体积更小,无需供电,无金属干扰,带宽宽,更适用于瞬态电磁场的测量。     

中国微米纳米_基于电场的快速暂态过电压测量

提出了一种基于电场的VFTO测量方法,以实现气体绝缘变电站(Gas Insulated Substations GIS)开关操作引起的快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage VFTO)的测量.通过MEMS电场传感器测量GIS母线周围的电场,进行大量试验确定电场强度与母线电压的线性关系,并对传感器进行标定,实现VFTO的测量.从理论上对GIS变电站不同负载的VFTO建模并进行仿真数值计算;使用扫频法、方波响应法对电场传感器的响应特征进行了测试,高频截止频率>134 MHz;在实验室内进行了高幅值电压测量实验,在云南电网公司超高压试验研究基地进行GIS变电站现场VFTO测量实验,结果表明利用电场传感器能够进行快速暂态过电压的测量.     

基于旋转谐振结构的单芯片二维电场传感器

提出并研制了一种二维电场检测传感芯片,将四个电场测量微型单元和旋转式驱动微结构集成在3. 5 mm ×3. 5 mm的敏感结构上,实现了单芯片的电场二维测量.介绍了传感器的工作原理、敏感结构的设计,以及基于绝缘体上硅( SOI)工艺的单芯片微型二维电场传感器制备工艺技术.成功研制出传感器原理样机,研究了微型二维电场传感器的标定方法,开发了用于电场二维标定的测试装置,并在室温常压下对传感器进行了二维标定.实验结果表明:该传感器能够有效减小电场的轴间耦合干扰,测量误差优于7. 04%,线性度可达到1. 25%.     

三维电场传感器仿真优化及性能测试

采用有限元方法对一种新型三维电场传感器的敏感结构进行仿真分析,优化结构设计参数,提高传感器的测量灵敏度;对采用优化参数制备的电场传感器进行了性能测试,结果表明,该传感器的输出与模拟仿真结果具有良好的一致性,并且与外部电场呈良好的线性关系,传感器的测量灵敏度可达到50V/m。     

高压电缆中间接头处测温装置的电场仿真

采用COMSOL Multiphysics^?多物理场仿真软件仿真了110 kV的电缆中间接头处，目的是为了研究一种基于柔性衬底的内置测温传感器在高压电缆中间接头处的电场分布情况以及它的工作性能，为此对该模型进行了电场有限元仿真计算。由仿真结果可知，高压电缆内部的接头所造成的电场分布不会因为内置的无线测温装置而造成过多的影响，与为放入测温传感器的情况相比较，测温传感器贴附于主绝缘交界处，在接头接触部分的电场分布会发生改变，其变化过小，可忽略不计。对于整体的影响几乎可以不计，因此，所提出的柔性内置式无线测温装置对于电缆线芯的测量，不会影响到电缆内部接头的电场分布。     

高压直流输电线路静电场测量装置

目前国内外在高压输电线、变电站的验电设备研究较多,而针对高原架接的超高压及特高压验电设备的研究处于起步阶段,相关产品较少。目前国内外在直流输电线路中并没用形成,成熟、可靠的非接触式验电设备,也没有具体的国际标准来借鉴。本文目的是解决电力作业人员在高压输电线路及超高压、特高压下的预警装置的研究,针对环境复杂、接触验电过程困难等难题,该文研制出了基于开关调制技术的非接触式电场传感器。通过对输电线路数学模型的建立,利用COMSOL仿真输电线电场分布情况,结合调理电路对恒定静电场的调制技术。实现了复杂电力环境下,超高压、特高压直流输电线路的电场检测,保障了作业人员安全作业。试验结果表明,该电场测量装置通过控制激励源的调制,可以检测电力作业下的恒定电场和工频电场,实现±500kV超高压直流输电线路的电场测量。     

激光供电脉冲电场传感器设计

为解决复杂电磁环境中脉冲电场传感器的供电问题,设计制作了一种基于激光光电池供电的脉冲电场传感器,该传感器由激光光电池供电电路、电光转换电路和单极子天线构成。设计制作了采用恒流源电路驱动半导体激光器、光电池、来驱动构成的激光光电池供电电路,可将输入的特定波长的激光能量转换成电能提供给负载或者传感器端使用,从而能够实现远距离的非接触式供能。设计了一套系统标定设备,在一定空间内产生符合测试要求的电场。不同类型的传感器被安装在测试空间内,用来测量模拟器所产生的电场和磁场以及测试体内部电场、磁场等数据及波形,对电场传感器瞬态及稳定标定。测试结果显示,研制的脉冲电场传感器测量3dB带宽在20kHz~500MHz,动态范围100V/m~60kV/mm,负载阻抗125Ω,线性度优于10%,瞬态标定满足上升沿小于3.5ns。     

箭载电场数据处理软件设计

本文介绍了对箭载电场仪数据的处理及分析软件。该软件是将电场仪及其搭载设备所提供的原始数据转换成可用的子午工程数据产品,主要实现原始科学数据的格式转换和附加电场的处理。文章阐述了数据处理方法及软件的具体功能,以及软件设计的核心算法,该系统功能完善。     

外电场作用下改进的Leaky Integrate And Fire模型的峰放电频率适应性研究

峰放电频率适应性是神经元在信息处理过程中重要的动力学特性之一.当神经系统受到外电场作用时,会对其动力学行为以及神经电信息的产生、传导产生影响.我们基于Leaky integrate-and-fire（LIF）神经元模型,建立了外电场作用下改进的LIF神经元模型.采用随时间演化的膜电位曲线和峰放电频率曲线,以及随外电场变化的起始峰放电频率曲线和稳态峰放电频率曲线,研究不同强度、频率外电场作用下改进的LIF模型的适应性变化.此外,还利用相邻峰峰间期（ISI）之间的相关性进一步阐明外电场对神经元适应性的影响.     

基于有限元法的高压直流输电线路电场强度值模拟研究

为了解决现有的高压直流输电线路电场强度值模拟方法存在模拟完整度较低、误差较大的弊端,提出一种基于有限元法的高压直流输电线路电场强度值模拟方法。该方法引入有限元法并优化,以此为理论基础,根据高压直流输电线路电场强度值模拟的需求对有限元软件ANSYS进行设计,以实际高压直流输电线路为基础构建高压直流输电线路模型,基于此,采用有限元软件ANSYS实现高压直流输电线路电场强度值的模拟计算。实验结果表明,与现有的高压直流输电线路电场强度值模拟方法相比,所提方法能够提高模拟完整度、降低模拟误差,充分说明所提出的高压直流输电线路电场强度值模拟方法具备更好的模拟性能。     

基于光纤的测量瞬态电场的球形传感器

在电力系统中，除了电场的计算方法外，电场的测量也是一种很重要的手段。在一些特殊的场合，测量甚至是唯一的方法。介绍了一种可用来测量随时间周期性变化或瞬变电场的球形传感器，对球形探头测量电场的基本原理和一、二、三维电场探头的结构及测量误差做了分析，并介绍了二维球形传感器测量系统及其应用。     

载流导线在磁场中混沌运动区域分析

在考虑电磁场对结构变形影响基础上,假设导线变形为小变形,采用弦的模型建立了载流导线在磁场中的周期激励作用下的横向振动控制方程.利用伽辽金原理及Melnikov方法推导出了载流导线发生混沌运动的临界条件,并讨论了导线张力、导线距离、电流等因素对载流导线混沌运动区域的影响.得到了如下的结论:载流导线的混沌运动区域随导线张力、导线距离的增大而变大;电流小于某一值时,载流导线混沌运动区域随电流增大而减小.     

MEMS结构的带电作业电场测量预警系统

基于高性能的微机电系统(MEMS)敏感结构芯片研制了一种新型带电作业电场测量预警系统,通过实时检测电场大小,当超出电场安全阈值发出预警信号,提醒作业人员采取相应的安全措施.基于相敏检测原理,设计了一种可抑制背景噪声的快速模拟解调电路,解决了数字信号处理精度低、响应慢等不足;基于ARM微控制器设计了信号采集和无线发射模块,并通过LabVIEW虚拟仪器实现上位机显示;采用多探头三维布点方式,有效降低了人体晃动带来的干扰;10 kV输电线路模拟实验和ANSYS仿真表明:实验与仿真结果具有良好的一致性,系统具有较高测量精度,安全距离预警误差小于4.17 cm.     

500kV超高压输电线路的工频电场分析

为估算出超高压输电线路下方的电场分布情况,采用等效电荷法的计算模型,并简要介绍有无架空地线两者之间的区别。通过MATLAB仿真软件对某一实际500kV输电线路的电场进行仿真,分析其周围电场特性。针对输电线路是否投运,提出几种不同的降低输电线路周围电场强度的方法,可为降低500kV输电线路工频电场的实施措施提供参考。     

Examination of static and 50 Hz electric field effects on tissues by using a hybrid genetic algorithm and neural network

Abstract: The effects of electric fields on tissue are the main subject of many investigations. The importance of this subject comes from the electrical properties of the cell membrane and its sensitivity to changes in electrical conditions. Permeability of membranes to various ions can change by the effect of an electric field depending on their conductivity. The performances of cells and tissues change due to differences between the membrane's permeability to various ions and molecules. The aim of this study was to determine lipid peroxidation and superoxide dismutase (SOD) levels in spleen and testis tissues exposed to different intensities and exposure periods of static and 50 Hz alternating electric fields. The increase in SOD and thiobarbituric acid reactive substance levels of spleen and testis tissues was found to depend significantly on the type of electric field and the exposure period. The experimental results are applied to a hybrid genetic algorithm and neural network as learning data and the training of the feedforward neural network is realized. At the end of this training, without applying electric field to tissues, the determination of the effects of the electric field on tissues by using a computer is predicted by the neural network. After the experiments, the prediction of the hybrid genetic algorithm and neural network approach is on average 99.25%–99.99%.