基于高低势位隔离的输变电设备监测传感器实时能量供给关键问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51807095
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0701.电磁场与电路
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the continuous development of smart grid, the application of high voltage power perception is becoming more and more widespread. In order to ensure the long-term stable and effective work of the sensor network, and reduce the burden and cost of maintenance work, the problems of real-time power supply for multi sensor nodes need to be solved urgently. Aiming at solving the problems of current sensor energy supply technology, such as high environmental influence, poor reliability, difficult initial energy acquisition, and poor insulation of power supply, a real-time energy supply for monitoring sensors based on the high and low potential isolation is proposed. The precise model of magnetoelectric transformation of real-time line energy acquisition is studied, and the new energy harvesting structure with composite cores is explored, which can achieve great performances of enduring line current fluctuation, low startup and high saturation. From the perspective of further enhancing the wireless power transfer(WPT) distance and the receiving power level of loads, the mechanism of WPT under high loosely coupled conditions and its targeted optimization methods are studied, where the problem of parameters compatibility allocation of fusion system consisted of multilevel class E inverters and WPT system would be solved. On this basis, taking the changes of sensor impedance and cross coupling between nodes and off-line or reconfiguration, an optimal design method of dynamic impedance matching window and an integrated control strategy including balanced energy supply for multi-nodes and optimal frequency stability are proposed. The research of this project will provide a new solution for the reliable power supply of the power sensor network.
随着智能电网的不断发展,高压电力感知的应用日益广泛。为了保证传感网能够长期稳定有效工作,同时降低检修的强度与成本,多传感节点实时供电问题亟待解决。本项目针对当前传感器供电技术受环境影响大、可靠性差、初始能源获取难度高、高低势位间供电绝缘性差等问题,提出了一种基于高低势位隔离的监测传感器实时能量供给方法。通过研究实时线路取能的磁电变换精确模型并探索新型复合磁芯取能结构,可同时兼容线路电流波动、低启动、高饱和等特性;从进一步提升无线传输距离与负载能量接收水平的角度,研究高度松散耦合条件下无线供能传输规律及其针对性优化方法,解决多电平E类-无线融合系统的参数兼容性配置问题。在此基础上,考虑传感器阻抗变化、节点间交叉耦合影响以及离线或重组等动态充电过程,提出动态阻抗匹配窗口优化设计方法以及多节点均衡能量供给与最优频率稳定的综合控制策略。本项目的研究将为电力传感网的可靠供电提供新的解决思路。

结项摘要

课题针对高压杆塔侧的传感器供电技术受环境影响大、可靠性差、初始能源获取难度高、高低势位间供电绝缘性差等问题,提出了一种考虑高低势位隔离的监测传感器在线能量供给方法。通过建立单绕组实时线路取能的磁电变换分析模型,得到了影响取能外特性的本体参数优化配置方法,在此基础上提出了采用本征属性不同的复合磁芯优化拓扑,拓宽了耐一次电流波动的有效工作区间。通过建立磁谐振无线电能传输电磁场路模型与数值运算模型,得到了不同传输拓扑下单、双中继线圈的传输特性规律,并针对E类逆变器与无线电能传输系统的参数配置兼容性问题,探讨了不同线圈模式下的线圈参数、品质因数、耦合系数等关键参数的影响特性,揭示了E类-无线电能传输融合系统的参数配置约束条件。对110kV杆塔及其配套绝缘设备进行了三维等比例建模,验证了中继系统引入的可行性并探讨了中继系统的最佳引入位置。在杆塔侧,通过研究多接收线圈均衡能量供给与最优频率稳定控制策略,实现了多负载能量的有效分配。本课题的研究不仅解决了无线电能传输技术在中距离、多负载条件下的关键瓶颈问题,还可以为高压监测传感器在应用拓展方面所面临的可靠供电问题提供重要解决思路。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Multi-purpose flexible positioning device based on electromagnetic balance for EVs wireless charging
基于电磁平衡的电动汽车无线充电多用途柔性定位装置
  • DOI:
    10.1109/tie.2020.3022490
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Wei Wang;Cun Zhang;Jiemin Wang;Xiaobo Tang
  • 通讯作者:
    Xiaobo Tang
Comparative design methods of wireless power system for sensors with extended range using Class E inverter at a certain frequency
特定频率下使用 E 类逆变器的扩展范围传感器无线供电系统的比较设计方法
  • DOI:
    10.1049/iet-map.2019.0840
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    IET Microwaves, Antennas & Propagation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Wang;Jingyu Yang;Qi Wang;Weijie Cao
  • 通讯作者:
    Weijie Cao
Start-up and Saturation Optimization of High-Power Energy Harvester with Compound Topologies Overhead AC Transmission Line
复合拓扑架空交流输电线路大功率能量收集器的启动和饱和优化
  • DOI:
    10.1109/jestpe.2019.2941970
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Wei Wang;Chenjin Xu;Cun Zhang;Chen Chen
  • 通讯作者:
    Chen Chen
Optimization of Transmitting Coils Based on Uniform Magnetic Field for Unmanned Aerial Vehicle Wireless Charging System
基于均匀磁场的无人机无线充电系统发射线圈优化
  • DOI:
    10.1109/tmag.2021.3063796
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wei Wang;Chenjin Xu;Cun Zhang;Jingyu Yang
  • 通讯作者:
    Jingyu Yang
Research on Uniform Magnetic Field Compensation Structure of Array Circular Coils for Wireless Power Transfer
无线电能传输阵列圆形线圈均匀磁场补偿结构研究
  • DOI:
    10.1109/tmag.2021.3065413
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Cun Zhang;Wei Wang;Chenjin Xu;Jingyu Yang
  • 通讯作者:
    Jingyu Yang

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其他文献

内爆炸作用下公轨合建盾构法隧道非封闭式内衬结构动力响应及抗爆性能分析
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    何应道
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    2019
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王维;张鹏飞
  • 通讯作者:
    张鹏飞

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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