基于改进巨磁电阻芯片的三维地磁传感器设计

介绍了一种新型三维地磁传感器的结构以及原理,利用巨磁电阻(GMR)传感器实现地磁三分量测量。由于常规GMR传感器的输出特性不满足地磁场的测量,通过外置磁通聚集器和磁偏置技术改进巨磁电阻传感器的输出特性。使用高磁导率材料制作磁通聚集器,由永磁体提供偏置磁场。并用ANSYS对改进后的传感器模型进行数值模拟,ANSYS能快速地确定出偏置场的相关参数。使用无磁转台对三维地磁传感器标定测试,结果表明该传感器能较好地描述地磁信号,具有体积小、功耗低、灵敏度高等优点。     

硅基磁电阻传感特性测试与分析

磁电阻传感器是一类广泛应用的新型磁传感器,具有灵敏度高、体积小、功耗低及易集成的特点。介绍了三种硅基磁电阻传感器的工作原理,包括各向异性磁电阻(AMR)、巨磁电阻(GMR)、隧道磁电阻(TMR)传感器,分析比较了它们的芯片技术参数,并对部分特性参数进行了规范性的测试和分析,得到三种磁传感器的灵敏度、线性度、零漂等特性,为磁传感器应用开发人员设计提供性能参数参考。     

基于巨磁阻效应的高性能电流传感器及其在智能电网的量测应用

智能电网需要先进传感测量技术的支持。为此,针对智能电网中的电流测量需求,介绍了基于巨磁阻效应的高性能电流传感器,包括传感器系统结构、磁环、巨磁阻传感芯片、信号处理电路等的设计,以及对温度稳定性、电磁兼容性的设计。实验结果表明,所设计的基于巨磁阻效应的高性能电流传感器在对电网中暂态电流、直流电流、泄漏电流、电晕电流的测量中表现出良好的性能,实现了对带宽直流到10 MHz、幅值1 m A至1.6 k A的电流的精确测量。相比其他电流测量装置,基于巨磁阻效应的高性能电流传感器具有体积小、灵敏度高、成本低、测量范围大、可集成度高等综合优势,适应了智能电网的测量需求。最后,提出了后续研究方向。     

基于隧道磁电阻的微型电流测量技术

智能电网与透明电网要求研究和研制更加智能化、体积更小、更便于安装、价格更便宜的电力系统传感器。磁电阻效应的发现及其器件的发展为电力系统电流测量提供了一种新的技术手段,并能够大幅减小电流传感器的体积。在梳理和对比目前主流的几种电力系统电流测量技术的基础上,提出了3种基于隧道磁电阻的电流传感器设计技术路线,重点提出并推导了两种粘贴型微型电流传感器的技术原理,分析了该测量原理的优缺点和适用范围。针对电力系统不同电流测量场景,指出了基于隧道磁电阻的微型电流测量技术的发展和研究方向。     

巨磁阻传感器输出非线性与温漂的补偿

采用巨磁阻(GMR)传感器可无接触测量直流大电流,可避免高压直流输电系统中高压直流电流传感器的热耗问题,并提高整个测量系统的稳定性。为同时对GMR传感器进行非线性补偿与温漂补偿以提高其测量精度和稳定性,提出了基于最小二乘支持向量机(LSSVM)与粒子群参数优化相结合的多传感器信息融合算法。使用LSSVM方法重构GMR传感器的传输特性,最后利用粒子群算法优化LSSVM的参数,得到GMR传感器传输特性的重构公式,用于对被测电流进行估算。采用温度传感器PT1000实时监测1台GMR传感器的温度,对该GMR传感器进行了标定实验和分析,结果表明:在-40～40°C的温度变化范围内,经重构的GMR传感器最大可测量电流为1 500A,且输出准确度明显提高,平均补偿误差<1.5%,能够满足一般高压直流电流的测量要求。     

巨磁电阻传感器的应用

巨磁电阻（GMR）传感器作为磁敏传感器家族中的一枝新秀,以其卓越的性能正越来越为人们所重视,综述了几种GMR传感器,如测微弱磁场GMR传感器,高线性GMR传感器及数字脉冲型GMR传感器的特性,应用领域和工作原理。     

基于自旋阀巨磁电阻传感器的直流电流测量

自旋阀巨磁阻(gian tmagne to resistive,GMR)传感器具有灵敏度高、线性度好、体积小等显著的优点,在直流电流测量中具有极大的发展潜力。首先介绍了利用自旋阀GMR传感器进行直流电流测量的工作原理,推导出了自旋阀GMR传感器输出电压信号与被测直流电流之间的关系式。然后,对自行研制的自旋阀GMR传感器做了特性测试,确定了它的线性工作区域。在自旋阀GMR传感器的线性区内进行了直流电流测量实验,实验结果表明:当用正5V电压源为自旋阀GMR传感器供电,且铜线与自旋阀GMR传感器相距2mm时,电流测量范围为0~4A,其输出电压信号幅值为29.63~75.21mV,灵敏度为11.39mV/A。     

基于巨磁阻效应的高压宽频大电流传感器及其抗干扰设计

智能电网的快速发展使其对高性能传感器的需求日益强烈。为此,针对电力系统应用需求设计了基于巨磁阻效应的宽频大电流传感装置,包括放大、滤波、退磁和供电等调理电路,并考虑智能电网中传感器高压、强干扰的应用场合,对装置进行了电磁屏蔽设计和印刷电路板抗干扰设计。计算结果表明该装置对工频磁场的屏蔽效能达到41.6 d B,抗干扰测试结果表明所设计传感器具备抵抗强电磁干扰能力,同时实验结果表明该装置对雷电流测量准确度93.9%。基于巨磁阻效应的宽频大电流传感装置有效实现了对直流到10 MHz带宽的大电流的准确测量,相对其他电流测量装置具有更高的灵敏度和电流测量范围,适应了智能电网的发展需求。     

退火温度及薄膜厚度对Co-Ag颗粒膜结构及巨磁电阻效应的影响

采用磁控溅射方法制备CoxAg100-x颗粒膜,研究了其巨磁电阻(GMR)效应。结果表明,GMR效应的大小是颗粒膜厚度的函数。在0.9T外磁场下,当玻璃衬底上制备态Co33.8Ag66.2颗粒膜的膜厚为100nm时,其GMR效应值达到最大值(-18.2%),且GMR值随退火温度的上升而单调减小。     

基于磁场传感器阵列的电流测量方法研究进展

在电力系统的电流测量领域,磁传感器阵列具有非接触性、体积小、线性度高、抗干扰能力强、温漂小、频带宽以及成本低等优势。该文对磁传感器阵列技术在电力系统电流测量领域的研究进行了综述,介绍了不同被测对象所对应的磁传感器阵列方案,总结归纳了圆形阵列、矩形阵列等常见的磁场传感器阵列方案的研究进展,分析了偏心、串扰与倾斜等磁传感器阵列方案常见的误差来源。已有研究表明,磁场传感器阵列技术在电力系统的电流测量领域具有成本低、精度高、宽范围、宽频带、采用非接触式设计等优势,未来将在智能电网中获得更广泛的应用。     

Optimal energy management for industrialmicrogrids with high-penetrationrenewables

Determination of the output power of wind generators is always associated with some uncertainties due to wind speed and other weather parameters variation, and accurate short-term forecasts are essential for their efficient operation. This can efficiently support transmission and distribution system operators and schedulers to improve the power network control and management. In this paper, we propose a double stage hierarchical adaptive neuro-fuzzy inference system (double-stage hybrid ANFIS) for short-term wind power prediction of a microgrid wind farm in Beijing, China. The approach has two hierarchical stages. The first ANFIS stage employs numerical weather prediction (NWP) meteorological parameters to forecast wind speed at the wind farm exact site and turbine hub height. The second stage models the actual wind speed and power relationships. Then, the predicted next day’s wind speed by the first stage is applied to the second stage to forecast next day’s wind power. The influence of input data dependency on prediction accuracy has also been analyzed by dividing the input data into five subsets. The presented approach has resulted in considerable forecasting accuracy enhancements. The accuracy of the proposed approach is compared with other three forecasting approaches and achieved the best accuracy enhancement than all.     

方兴未艾的电力物联网

物联网是智能电网的重要支撑技术,智能电网是物联网的重要应用领域,物联网产业发展已上升到国家战略。文章首先介绍了电力物联网的基本内涵、特征、体系架构以及与智能电网之间的关系,分析了当前电力物联网发展所存在的不足,并结合智能电网规划建设及业务特点,对电力物联网发展阶段、各分层研究发展方向及关键内容进行了总结,最后对高级形态的电力物联网进行了展望。     

智能电网的研究进展及发展趋势

具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能的智能电网是未来电网的发展方向。首先介绍了智能电网的概念和功能特点,详细分析了国内外智能电网的研究进展,对重点关键技术与智能电网的关系进行了分析和讨论,指出基于Agent的分布式协调、控制、仿真与决策技术,分布式能源的系统集成以及基于知识的综合决策支持是未来智能电网技术发展的重要方向。中国特色智能电网的建设是一项高度复杂的系统工程,为此文章提出了积极有序地推进智能电网研究及建设的具体建议,包括：发挥一体化管理优势;开展我国智能电网架构设计;制定试点方案及实施计划;发输配用电的协调安全与经济运行;注重理论和技术创新与应用;统筹考虑电网规划、建设、改造和技术升级等。     

支撑智能电网的信息通信体系

在介绍智能电网的信息通信系统(information and communication system,ICS)业务需求的基础上,提出了支持中国特色智能化电网的ICS体系架构,给出了支持中国特色智能化电网的ICS标准体系结构。ICS体系架构涉及信息通信技术、ICS体系框架、ICS网络管理和ICS网络安全防护等方面内容。预期了支撑中国智能化电网的信息通信技术研究热点和ICS建设与示范工程。建议加强支持中国特色智能化电网ICS的网络管理、安全防护和技术标准体系建设工作。     

中国智能输电系统发展现状分析及建议(英文)

智能电网高度兼容的电力接入能力、安全可靠性、灵活可控性将极大提高我国电网的安全稳定运行水平。根据我国未来形成的"三华"特高压同步电网的现状,分析了我国大型互联电力系统发展智能电网的必要性,对我国输电系统智能电网发展现状进行了综述,提出了我国输电系统智能电网发展的建议。     

Applications of shared economy in smart grids: Shared energy storage and transactive energy

Increasing renewable energy is integrated with power systems and more flexibility is required to address the fluctuation problems caused by renewable energy. Advanced communication and measurement technologies enable the electric grids to approach smart grids which have more solutions for the high penetration of renewable energy. The shared economy as an emerging commercial model has attracted much attention and is widely applied in smart grids. This paper is focused on the state of the art of shared energy storage and transactive energy (TE) which are the typical applications of shared economy in smart grids. The concept, market structure, and demonstration projects of shared energy storage and TE are provided.     

智能电网与智能能源网

当前,智能电网的研发和实施出现了向相关行业延伸互动的新动向,我国将为此建立高一层次的智能能源网。在阐述智能电网理念的基础上,对国内外智能电网的研发路线、国外向相关行业延伸互动和国内筹建智能能源网的发展进行了分析讨论,提出一些智能电网和智能能源网相互整合时值得关注的几个问题。     

面向智能电网能量调控应用的超导磁储能技术：理论模型、装置特性、研究现状和应用展望

超导磁储能技术在未来智能电网的快速、高效、智能化能量调控中具有重要的应用前景。为推进此技术的实用化研究,构建了基于电路-磁场-超导体耦合分析原理的能量交互仿真模型,开发了能量交互实验测试平台,在超导磁储能系统中友好地桥接了应用超导领域和电气工程领域。在总结超导磁储能技术研究现状的基础上,提出了面向低温液氢燃料电池汽车应用、低压直流微型电网应用及未来智能电网应用的新的实用系统方案设计及可行性分析,展望了超导磁储能系统在未来智能电网的发、输、配、用电环节中的核心应用模式和重要应用前景。     

Detection of energy theft and defective smart meters in smart grids using linear regression

The utility providers are estimated to lose billions of dollars annually due to energy theft. Although the implementation of smart grids offers technical and social advantages, the smart meters deployed in smart grids are susceptible to more attacks and network intrusions by energy thieves as compared to conventional mechanical meters. To mitigate non-technical losses due to electricity thefts and inaccurate smart meters readings, utility providers are leveraging on the energy consumption data collected from the advanced metering infrastructure implemented in smart grids to identify possible defective smart meters and abnormal consumers’ consumption patterns. In this paper, we design two linear regression-based algorithms to study consumers’ energy utilization behavior and evaluate their anomaly coefficients so as to combat energy theft caused by meter tampering and detect defective smart meters. Categorical variables and detection coefficients are also introduced in the model to identify the periods and locations of energy frauds as well as faulty smart meters. Simulations are conducted and the results show that the proposed algorithms can successfully detect all the fraudulent consumers and discover faulty smart meters in a neighborhood area network.     

基于层次分析法的智能电表器件选型

智能电表是智能电网的终端,它除了具备传统电表基本的计量功能之外,为了适应新能源与智能电网的使用,还具备通信功能、故障预测、相位检测等智能化功能。但是,关于智能电表的基本核心器件的选型,目前还没有统一的标准,基于此,本文提出一种基于层次分析法的对智能电表元器件选型方案,该方案依据智能电网的发展需求和业务特征,具体分析了智能电网对智能电表的功能需求,并分别针对智能电表具体功能模块的需求特性设置准则层,从而选择出该智能电表所需最优的元器件,为智能电表元器件选型提供科学化依据,支撑智能电网的发展。