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粘贴型微型电流传感器关键技术研究及应用

完成单位:南方电网数字电网研究院有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、贵州电网有限责任公司、广西电网有限责任公司、中国南方电网有限责任公司

登记编号:ZSCX-2021-DL-J-T-01      登记年份:2021      登记日期:2021-04-16

项目概况

      1粘贴型微型电流传感器关键技术研究及应用成果简介 本项目针对电网数字化过程中的基础数据全面采集需求,以研发微型化、高精度、高可靠、低功耗、低成本、自取能、自组网、自学习的粘贴型微型电流传感器为攻关目标,攻克了粘贴型非侵入式电流测量、复杂干扰场中抗干扰技术、微功耗传感器的系统集成与优化设计、自供电等粘贴型微型电流传感器关键技术,主要创新点如下:

      1)首创基于空间分布磁场测量的电流传感技术路线,提出了复杂环境中基于多磁阻阵列的空间磁场/电流测量理论,揭示了复杂环境空间多磁场的分布和反演规律;发明了采用单轴、多轴磁阻元件快速测量导体空间位置和动态电流特性的算法,实现了DC~MHz、μA~100kA范围内电缆、架空线和铜排等多类导体电流的粘贴型非侵入式测量。

     2)研发了粘贴型微型电流传感的抗干扰关键技术,提出了复杂干扰场中多测点协同误差平衡计算方法,攻克了宽频域磁场测量的快速噪声判别和干扰分离技术;提出了基于传感芯片阵列和温敏补偿的实时精度校准方法,实现了在宽频域、宽量程下0.5S级的高精度电流测量。

     3)提出了传感器采样、计算、通信过程能量管理自适应算法、微功耗传感器的系统集成与优化设计;研发了基于光耦自动控制的宽范围取能调理电路,研制了一体化微功耗通用传感器软硬件平台,实现了传感器自适应自取能。

     4)研制了世界首套高精度、微瓦级、自取能的粘贴型微型电流传感器(抱箍式、卡扣式),并通过了第三方测试。5000余套装置已在400V~500kV电网中规模化应用,性能良好。 

      2021年3月31日,中国机械工业联合会组织召开了“微型智能电流传感器”新产品鉴定会。鉴定委员会认为:微型智能电流传感器已实现量产,各项性能指标优异、运行安全可靠;产品整体技术达到国际领先水平。 

      2021年4月15日,中国机械工业联合会在广州组织召开了“粘贴型微型电流传感器关键技术研究及应用”科技成果鉴定会,由罗安院士、何金良教授、冷群文教授等行业专家组成的鉴定委员会认为该项目取得了多项创新性成果,整体技术达到国际领先水平。 

      微型智能电流传感器采用磁电阻芯片技术,完全满足南网标准设计V3.0要求,已通过第三方检测,2020年中标南方电网智能配电系列传感终端物资框架采购项目,在传感终端物资框架采购中,体积最小、性能最优,共有26项技术指标为正偏差,在保证传感器性能指标的前提下,相较于前代传感器成本下降50%,以530元的报价远低于1455元的平均报价,在成本和技术上具有较强的竞争优势,实现了在保障传感器技术先进性的同时大幅降低了成本。此外,研发的传感器与智能网关、物联网平台、智能台区等完成了系统集成,实现了配电网负荷、变压器负载率、三相不平衡、故障等运行状态的监测,能有效降低电网运维工作量,有助于提升电网运行管理水平。该传感器上市销售仅仅半年时间,已销售并应用将近5000余套。粘贴型微型电流传感器的多项关键技术得到推广应应用,累计获得经济效益共约6708.95万元。 

      目前,粘贴型微型电流传感器已被列入南方电网新技术推广目录和南网标准设计V3.0,将进一步在南方电网全面推广应用,年产值可达数十亿元。此外,微型智能电流传感器的全面国产化和推广应用促进了国产新材料和芯片的发展和应用,带动了装备制造业等实体经济发展和相关产业科技发展,研发和生产也带动智能传感领域上下游国产行业的共同发展。