一种振动自供能无线传感器的电源管理电路

针对振动能量采集器的输出功率过低不足以直接驱动无线传感器的问题,设计了振动自供能无线传感器的电源管理电路,根据调谐和阻抗变换原理对能量采集器进行了阻抗匹配,以最大功率对储能超级电容进行充电,对能量存储和电源管理电路的充放电特性进行了理论分析和实验验证。结果表明,该电路大幅度提高了采集器的输出功率和对储能超级电容充电的效率,当0.47 F超级电容电压达到0.6 V时,能量瞬间释放电路控制超级电容瞬间放电,成功驱动最大功耗为75 mW的无线传感器工作。     

基于模拟导线的输电线路覆冰质量在线测量技术研究

架空导线覆冰质量监测对维护输电线路安全稳定运行具有重要意义。由于导线的舞动,基于力学模型的传统覆冰质量测量方法往往存在较大的误差。为了降低导线覆冰质量的测量误差,基于模拟导线,构建了覆冰质量测量系统,通过测量模拟导线的覆冰质量间接监测实际导线的覆冰状况。由于测量系统的姿态晃动,测量系统在架空线路上易做不规则圆周运动,导致覆冰质量测量有较大误差;因此,基于应变式称重传感器测量质量的原理,建立圆周运动下覆冰质量测量模型,并针对采集数据的特点引入截尾均值算法以减小误差。设计覆冰质量测量实验验证系统的精度,实验结果表明：模拟导线的质量误差由0.9 g降到0.1 g,证明了该系统的有效性。     

基于阵列式磁传感器的电力设备接地网定位方法研究

针对在电力设备接地网腐蚀情况诊断时,测量装置移动不便且难以精确定位埋设位置和深度的问题,提出一种基于阵列式各向异性磁阻（ AMR）传感器的接地导体定位方法。首先,利用电磁感应原理确定阵列传感器间距离最优值;然后,搭建实验装置验证传感器间距离计算值的合理性;最后,建立单根接地导体和口字形接地网拐点2种等效模型,利用深度反演公式得到接地导体在0.4 ~1 m探测深度范围内的深度计算值与实际测量值偏差小于0.096 m的结论。实验结果表明所提定位方法准确性与可行性较高,可应用于实际工程。     

基于圆柱梁的多向驰振风能采集器仿真分析

为了实现多向风能的采集,提出一种基于压电圆管和末端钝体的驰振风能采集器。通过多物理场耦合仿真分析了采集器模态以及压电圆管输出性能与振动频率、电阻及激振力的关系;模态及输出特性仿真结果显示,方柱钝体采集器的一阶和二阶固有频率均为14.26 Hz,工作在固有频率附近时可获得较高输出;存在最优负载电阻,为3.16 MΩ;压电圆管输出电压随激振力的增加而增加。方柱钝体的二维流场仿真结果显示,在各角度下,方柱结构均能受到相应横向气动力作用,实现多向风能的转换。三维流固耦合仿真分析结果显示,由于圆柱梁的对称特性,采集器受到二维平面不同方向风作用时均能产生振荡,验证了采集器的多向性能。     

基于模糊判据的接地网腐蚀程度诊断方法研究

电力设备(如杆塔、变压器、配电房等)的接地网严重侵蚀会突发停电、漏电等事故。为了进行电力设备接地网腐蚀情况诊断,提出了一种接地网腐蚀程度诊断方法。基于电磁感应原理,利用CDEGS软件对接地网导体不同腐蚀情况进行了仿真。结合仿真数据、模糊判据方法,明确了不同腐蚀程度下接地网正上方地表磁感应强度分布规律。对不同程度腐蚀时磁感应强度与理想状态(即不存在腐蚀)下的磁感应强度进行了贴近度计算,进而对接地网导体腐蚀程度进行了等级划分。通过对接地网模型施加正弦激励电流,基于电磁感应原理并利用模糊判据对接地网导体故障进行诊断。该方法为接地网缺陷检测提供了理论指导,可应用于实际工程。     

基于磁电复合材料的开合式电流传感器磁芯仿真分析

基于磁电材料的电流传感器设计中,为了提高传感器的精度和灵敏度,通常会采用磁芯来汇聚磁场。基于有限元软件分别对交叉结合面开合式磁芯和平口结合面开合式磁芯中的磁致伸缩层磁感应强度进行了仿真分析。同时,分析了气隙和电流导线位置对不同结合面中磁致伸缩层磁感应强度的影响。根据仿真结果,当气隙距离为0.5 mm时,交叉结合面磁芯中的磁致伸缩层磁感应强度为气隙距离为零时的95.5%,而平口结合面磁芯中的值仅为气隙为零时的4.62%;当导线位置沿着x方向(平行于磁致伸缩层长度方向)一定范围内偏移时,交叉结合面和平口结合面磁芯内的磁致伸缩层的磁感应强度最大误差分别为0.02%和2.71%,当导线位置沿着y方向(垂直于磁致伸缩层长度方向)一定范围内偏移时,最大误差分别为0.33%和8.19%。因此,交叉结合面开合式磁芯更适合作为开合式电流传感器磁芯。     

配电线路绝缘包裹机器人机械本体结构研究

在配电网系统中,有许多没有绝缘保护的架空裸露导线,很多地区存在架空裸露高压导线伤人的案例.为了解决裸露导线存在的安全隐患,提出了一种用于架空裸露导线的自动绝缘包裹机器人,由行走机构、进料机构、进料支撑机构、升降机构、扣合机构组成.扣合机构有效地扣合绝缘皮,进料机构适用绝缘皮的形状,行走机构适应不同线径并且有足够的驱动力和摩擦力.试验表明,包裹机器人的机械机构设计合理,效果理想,将有利于提高配电网的安全可靠性和供电服务水平.     

一种巡线机器人的机械结构设计及运动学分析

高压输电线路沿线地理环境复杂、线路长,经常穿越山河湖泊与密林,使得巡检难度大,耗费成本高.因此,针对110kV高压输电线路,设计了一种轻量化双臂巡线机器人,通过减少机器人整体自由度,减轻机器人自重,降低控制难度,从而使其更加稳定与节能.同时提出一种自主越障方式,能够跨越110kV输电线路上防振锤、跳线等障碍物.通过运用标准D-H法建立了巡线机器人的运动学模型,并在Robotic工具箱中对巡线机器人的越障过程进行建模仿真.通过仿真得到了越障过程中机器人越障臂各关节的运动参数曲线,验证了该巡线机器人连杆参数及越障步态设计的合理性.     

配电线路绝缘包裹机器人样机研制

为了解决架空裸露导线存在的安全隐患,提出了一种用于架空裸露导线的配电线路自动绝缘包裹机器人。该机器人将机构紧凑地配合在一起,在多传感器的辅助下,能够完成在裸露导线上自主行走、包裹;采用CAN总线架构进行电机管理,PID控制算法实现各个电机的精确配合;IMU的引用实现了机器人在不同运行环境下更高效稳定的运行;机器视觉的应用实现包裹结果的实时传输与自主判断。试验表明,包裹机器人运行效果理想,具有广阔的应用前景。     

一种采用压电矩形鼓和永磁铁的小型电流传感器研究

提出了一种采用压电矩形鼓和永磁铁的小型电流传感器。基于安培定律,永磁铁感受电流变化并驱动压电矩形鼓振动,压电矩形鼓因压电效应将振动转化为电信号输出,从而实现电流传感。利用有限元分析方法研究了电流传感器的一阶振动模态及其应力分布,并计算了电流传感器的灵敏度频率响应特性,其与实验结果较吻合。实验结果表明,该电流传感器在一阶谐振频率204 Hz处具有较高的灵敏度(0.95 V/A),在动态范围0.005 A～30 A内具有良好的线性度(0.3%);与采用压电悬臂梁结构的电流传感器相比,具有更好的稳定性。文中提出的传感器结构还可以应用于振动信号、磁场的长期不间断测量或监测。