T-ZOIA 3006-2024 電力傳感器自供電技術(shù)規(guī)范 第2部分：技術(shù)要求

ZOIAEnergyharvestingtechnicalspecificationforsensorsusinginelectrindustry——Part2：GeneraI 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 6 6 8 8 8 9 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定公司，凱銘諾（深圳）科技有限公司，重慶大學(xué)，飛，高志東，李慶，黃鳳，孫曉艷，田文鋒，1電力傳感器自供電技術(shù)規(guī)范第2部分：技術(shù)要求數(shù)標(biāo)注要求、通信接口規(guī)范、可靠性設(shè)計(jì)方法、試驗(yàn)一般準(zhǔn)則與要求、通用試驗(yàn)程序和注意GB/T2423.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)A：GB/T2423.2-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)B：GB/T2423.4-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)Db:交變濕熱(12h+12h循環(huán))GB/T2423.6-1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)Eb和導(dǎo)則:碰撞GB/T2423.24-2022環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)S:模擬地面上的太陽(yáng)輻射及太陽(yáng)輻射試驗(yàn)GB/T3512-2014硫化橡膠或熱塑性橡膠熱空氣加速老化和GB/T4208-2017外殼防護(hù)等級(jí)(GB/T8897.1-2013原電池第1部分:GB/T8897.2-2013原電池第2部分:外形尺寸和電性GB/T16422.3-2014塑料實(shí)驗(yàn)室光GB/T16422.2-2014塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試GB/T17626.3-2016電磁兼容試驗(yàn)和GB/T26790.1-2011工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA規(guī)范第1部分:用于過程自動(dòng)化的WIA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信GB/T26790.2-2015工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA規(guī)范第2部分:用于工廠自動(dòng)化的WIA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信GB/T26790.3-2015工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA規(guī)范第3部分:WIA-PA協(xié)議一致GB/T26790.4-2020工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA規(guī)范第4部分:WIA-FA協(xié)議一致GB/T29768-2013信息技術(shù)射頻識(shí)別800/900MHz空中GB/T29910.3-2013工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范類型20：HART規(guī)范第3部分：應(yīng)用層GB/T29910.4-2013工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范類型20:HART規(guī)范第4部分:應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范GB/T29910.5-2013工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范類型20:HART規(guī)范第5部分:WirelessHART無線GB/T29910.6-2013_工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范類型20:HART規(guī)范第6部分:應(yīng)用層附加服務(wù)定義GB/T33905.1—2017智能傳感器第1部分：總則GB/T34071—2017物聯(lián)網(wǎng)總體技術(shù)智能傳感器可靠性設(shè)計(jì)方法與QJ/T815.2-1994產(chǎn)品公路運(yùn)輸加速模擬試2IEC62734-2014工業(yè)網(wǎng)絡(luò).無線通信網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議.ISA100.11a[Industrialnetworks-WirelesscommunicationnetwoIEEE802.11國(guó)際電機(jī)電子工程學(xué)會(huì)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)和城域網(wǎng)通信和信息交換技術(shù)規(guī)范areanetworks-Specific藍(lán)牙核心規(guī)范4.0（BluetoothCoreSpecificationversZigBee-2007規(guī)范（ZigBeeISO31（所有部分）量和單位（QGB/T33905.1—2017、GBT7665-4.1概述4.2能量收集單元4.2.1能量轉(zhuǎn)換前端4.2.2能量管理單元量轉(zhuǎn)換前端獲取電能在儲(chǔ)能單元與傳感單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元等用電單元間的流動(dòng)。34.2.3儲(chǔ)能單元4.3傳感單元傳感單元功能參照GB/T33905.1-2017中4.3規(guī)定的4.4數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元是自供電電力傳感器進(jìn)行采樣處理與通信控制的核心，它的主要功能參照GB/T33905.1-2017中4.2規(guī)定的內(nèi)容執(zhí)行.4.5通信單元b）在環(huán)境能量激勵(lì)條件下，應(yīng)可實(shí)現(xiàn)傳感器定周期的采樣5.2數(shù)據(jù)采集和無線通信要求5.3工作模式要求5.4遠(yuǎn)程配置要求5.5備用電源要求a）含備用電源的自供電電力傳感器，備用電源應(yīng)采用不可充電的原電池，原電池技術(shù)要求參照GB/T8897.1-2013、GB/T8897.2-2013中技b）含備用電源時(shí)，應(yīng)可在不破壞自供電電4a）環(huán)境溫度：-25℃~+45℃（普通型）-40℃~+70℃(工業(yè)級(jí))或-40℃~+125℃（擴(kuò)展磁場(chǎng)取能自供電傳感器的冷啟動(dòng)電流或冷啟動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)帶電導(dǎo)線長(zhǎng)期運(yùn)行電流范圍或磁場(chǎng)a)用于10kV/35kV場(chǎng)景的環(huán)型/開環(huán)型工頻磁場(chǎng)取能自供電傳感器冷啟動(dòng)電流宜不大于1A，用于110kV及以上電壓等級(jí)場(chǎng)景的環(huán)型/開環(huán)型工頻磁場(chǎng)取能自供電傳感器冷啟動(dòng)電流宜不大于b)用于10kV及以上電壓等級(jí)場(chǎng)景的平面型工頻磁場(chǎng)取能自供電傳感器冷啟動(dòng)工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度宜不電場(chǎng)取能自供電傳感器應(yīng)可在10kV、35kV、110kV、220kV、330ka)用于變壓器等主設(shè)備場(chǎng)景的振動(dòng)取能自供電傳感器冷啟動(dòng)振動(dòng)加速度宜不大于0.1g；b)用于架空線路場(chǎng)景的振動(dòng)取能自供電傳感器冷啟動(dòng)振動(dòng)加速度宜不大于1g。a)用于野外場(chǎng)景的太陽(yáng)光光照取能自供電傳感器冷啟動(dòng)光照強(qiáng)度宜不大于1000Lux；b)用于室內(nèi)的照明光光照取能自供電傳感器冷啟動(dòng)光照強(qiáng)度宜不大于200Lux。a)用于輸電場(chǎng)景的風(fēng)取能自供電傳感器冷啟動(dòng)風(fēng)速宜不大于3m/s；b)用于配電場(chǎng)景的風(fēng)取能自供電傳感器冷啟動(dòng)風(fēng)速宜不大于1.5m/s。5a)對(duì)于含自建激勵(lì)源的射頻取能自供電傳感器，冷啟動(dòng)射頻強(qiáng)度宜不大于-15dBm；b)對(duì)于基于公網(wǎng)射頻激勵(lì)的射頻取能自供電傳感器，冷啟動(dòng)射頻強(qiáng)度宜不大于-80dBm。波≤±25mV。的試驗(yàn)等級(jí)為4級(jí)的靜電放電試驗(yàn)。在試驗(yàn)應(yīng)能承受“GB/T17626.3—2016電章規(guī)定的試驗(yàn)等級(jí)為3級(jí)的輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)。在試驗(yàn)期間及試驗(yàn)后，導(dǎo)線溫度采集單元能正常工應(yīng)能承受GB/T2423.2試驗(yàn)Bb中嚴(yán)酷等級(jí)應(yīng)能承受GB/T10125中溫度為+35℃±2℃、溶液Ph=3.1~3.3、試驗(yàn)周期72h的乙酸鹽霧試驗(yàn)，或者酸鹽霧試驗(yàn)。在試驗(yàn)期間及試驗(yàn)后，自供電電力傳感器能正應(yīng)滿足GB/T16422.3、GB/T16422.26對(duì)于工業(yè)級(jí)應(yīng)用的自供電電力傳感器，應(yīng)滿足GB4208中規(guī)定的IP67等a)包裝后的自供電電力傳感器應(yīng)能承受GB/Tb)包裝后的自供電電力傳感器應(yīng)能承受QJ/T815.2中規(guī)定的等級(jí)b）對(duì)于工業(yè)級(jí)應(yīng)用的自供電電力傳感器備用電源+55℃±5℃高溫環(huán)境下持續(xù)供電時(shí)間應(yīng)不低于c）對(duì)于工業(yè)級(jí)應(yīng)用的自供電電力傳感器備用電源-40℃±5℃低溫環(huán)境下持續(xù)供電時(shí)間應(yīng)不低于應(yīng)標(biāo)注磁場(chǎng)取能自供電傳感器的主體結(jié)構(gòu)為環(huán)型、開環(huán)型或平應(yīng)標(biāo)注磁場(chǎng)取能自供電傳感器在冷啟動(dòng)磁場(chǎng)激勵(lì)條件下的工作a）應(yīng)標(biāo)注環(huán)形/開環(huán)型磁場(chǎng)取能自供電傳感器可按設(shè)置參數(shù)定周期工作所需的導(dǎo)體電流激勵(lì)范圍，7應(yīng)根據(jù)與高壓帶電導(dǎo)體的連接方式，標(biāo)注電場(chǎng)取能自應(yīng)根據(jù)GB/T156-2007中對(duì)于設(shè)備標(biāo)稱電壓的規(guī)定，標(biāo)注電場(chǎng)取能自供電傳感器適應(yīng)的工作電壓等應(yīng)根據(jù)7.2.3中規(guī)定的工作電壓等級(jí)，分別標(biāo)注電場(chǎng)取能自供電傳感器定周期模式可配置的工作周應(yīng)標(biāo)注電場(chǎng)取能自供電傳感器耐沖擊的最高電壓等級(jí)，耐沖擊電壓應(yīng)滿足GB/T156-2007中對(duì)于設(shè)應(yīng)分別標(biāo)注7.3.2中振動(dòng)取能頻率范圍下限與上限條件下，振動(dòng)取能自供電傳感器冷啟動(dòng)所需的最應(yīng)分別標(biāo)注7.3.2中振動(dòng)取能頻率范圍下限與上限條件下，振動(dòng)取能自供電傳感器定周期工作所需8應(yīng)分別標(biāo)注7.3.2中振動(dòng)取能頻率范圍下限與上限的定周期工作振動(dòng)激勵(lì)下限條件下，振動(dòng)取能自應(yīng)分別標(biāo)注振動(dòng)取能自供電傳感器耐沖擊的振動(dòng)頻率和振動(dòng)加應(yīng)標(biāo)注7.4.4中定周期工作溫差激勵(lì)下限條件下，溫差取能自供電傳感器定周期工作模式可配置的應(yīng)標(biāo)注光照取能自供電傳感器冷啟動(dòng)所需光應(yīng)標(biāo)注7.5.5中規(guī)定光照強(qiáng)度下限下，光照取能自供電應(yīng)標(biāo)注風(fēng)取能自供電傳感器的結(jié)構(gòu)形態(tài)為風(fēng)致轉(zhuǎn)動(dòng)型或風(fēng)致振應(yīng)提供風(fēng)取能自供電傳感器的結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)注結(jié)構(gòu)邊緣的最大投影長(zhǎng)、寬、高尺寸。9應(yīng)標(biāo)注風(fēng)取能自供電傳感器的取能風(fēng)向?yàn)槎ㄏ颉⑷蚧蚰骋环絘）對(duì)于定向或某一方向角風(fēng)取能自供電傳感器應(yīng)在傳感器本體顯著b）對(duì)于全向或某一方向角風(fēng)取能自供電傳感器應(yīng)在傳感器本體顯著位置標(biāo)注輸出功率最小和最應(yīng)標(biāo)注7.6.6中規(guī)定定周期工作所需最小風(fēng)速下，風(fēng)取能自供電傳感器定周期模式可配置的工作周a）對(duì)于取能天線獨(dú)立式的射頻取能自供電傳感器應(yīng)分別標(biāo)注取能電線和傳感器本體的結(jié)構(gòu)邊緣應(yīng)根據(jù)7.7.3中規(guī)定的取能頻點(diǎn)，分別標(biāo)注冷啟動(dòng)所需應(yīng)根據(jù)7.7.3中規(guī)定的取能頻點(diǎn)，分別標(biāo)注冷啟動(dòng)條件下的應(yīng)根據(jù)7.7.3中規(guī)定的取能頻點(diǎn)，分別標(biāo)注射頻取能自供電傳感器定周期工作所需的環(huán)境射頻激勵(lì)應(yīng)標(biāo)注7.7.6中規(guī)定的定周期工作環(huán)境射頻激勵(lì)下限條件下，射頻取能自供電傳感器定周期模式可應(yīng)標(biāo)注多源取能自供電傳感器整體結(jié)構(gòu)邊緣的最大投影長(zhǎng)、寬、支持ZigBee接口的自供電電力傳感器，其技術(shù)規(guī)范應(yīng)符合ZigBee-2007支持LoRa接口的自供電電力傳感器，其技術(shù)規(guī)范應(yīng)符合LoRaWAN規(guī)范1.0或其后續(xù)版本支持藍(lán)牙接口的自供電電力傳感器，其技術(shù)規(guī)范應(yīng)符合藍(lán)牙核心規(guī)范4.0或其后續(xù)版支持無線局域網(wǎng)（WLAN）接口的自供電電力傳感器，其技支持RFID接口的自供電電力傳感器，其技術(shù)支持無線HART接口的自供電電力傳感器，其技術(shù)規(guī)范應(yīng)符合GB/T29910支持WIA-PA接口的自供電電力傳感器，其技術(shù)規(guī)范應(yīng)符合GB支持ISA100接口的自供電電力傳感器，其技術(shù)規(guī)范應(yīng)符合IEC627349.1概述9.2供電可靠性設(shè)計(jì)9.2.1可靠性設(shè)計(jì)要求自供電電力傳感器在研制任務(wù)書中應(yīng)明確規(guī)定供電可靠性的定性和定量要求。供電可靠性設(shè)計(jì)的定性要求包括響應(yīng)的環(huán)境能量類型、響應(yīng)環(huán)境能量的方向性、有無備用電供電可靠性設(shè)計(jì)是自供電電力傳感器設(shè)計(jì)的一部分，應(yīng)與自供電電力傳9.2.2可靠性各階段設(shè)計(jì)要求方案論證階段.1方案設(shè)計(jì)階段的可靠性設(shè)計(jì)要求包括c)應(yīng)明確在自供電電力傳感器設(shè)計(jì)中采用的供電可靠性技術(shù)措施，包括供電可靠性建模和熱設(shè)計(jì)，EMC設(shè)計(jì)，安全性設(shè)計(jì)，測(cè)試性設(shè)計(jì)，故障模式影響分析，元器件和電路的容差分析.2方案設(shè)計(jì)階段形成的文件資料包括技術(shù)設(shè)計(jì)階段.1技術(shù)設(shè)計(jì)階段的供電可靠性設(shè)計(jì)要求包括：c)初步完成自供電電力傳感器的供電可靠性設(shè)計(jì)，可采用有.2技術(shù)設(shè)計(jì)階段應(yīng)提交的技術(shù)文件資料包括：詳細(xì)設(shè)計(jì)階段.1詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的可靠性設(shè)計(jì)要求包括：a)在自供電電力傳感器的供電可靠性設(shè)計(jì)中可采用冗余設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)、抗沖擊、使用，熱設(shè)計(jì)，容差與漂移設(shè)計(jì)，電氣互連的可靠性設(shè)計(jì)，電磁兼容.2詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的應(yīng)提交技術(shù)文件資料包括：試生產(chǎn)階段a)應(yīng)編制自供電電力傳感器能量收集單元關(guān)鍵件明細(xì)表，規(guī)定重點(diǎn)9.3硬件可靠性設(shè)計(jì)參照GB/T34071-2017中4.9.4軟件可靠性設(shè)計(jì)參照GB/T34071-2017中4.9.5通信可靠性設(shè)計(jì)參照GB/T34071-2017中4.試驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)具備電場(chǎng)、磁場(chǎng)、振動(dòng)、溫差、光、風(fēng)和射頻等一種或多種環(huán)境能量的模擬能力。試驗(yàn)人員應(yīng)在GB/T33905.1-2017中10.2規(guī)定基礎(chǔ)上，明確自供電電力傳感器對(duì)環(huán)境能量激勵(lì)的響測(cè)量系統(tǒng)及參比測(cè)量設(shè)備應(yīng)在GB/T33905.1-2017中10.3.1基礎(chǔ)上，增加環(huán)境能量模擬系統(tǒng)和環(huán)境參比測(cè)量設(shè)備的最大允許誤差應(yīng)小于自供電電力傳感器響應(yīng)環(huán)境能量激勵(lì)范圍下限的環(huán)境能量模擬系統(tǒng)及參比測(cè)量設(shè)備的總不確定度應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算并應(yīng)列入每一份最終試應(yīng)在GB/T33905.1-2017中10.3.3基礎(chǔ)上，增加定期對(duì)環(huán)境能量模擬系統(tǒng)進(jìn)行檢定和之后開展環(huán)境能量激勵(lì)較小的試驗(yàn)項(xiàng)目，最后開展環(huán)境試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)編寫完整的試驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告應(yīng)覆蓋自供電性能試驗(yàn)報(bào)告頒發(fā)后，試驗(yàn)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)保存試驗(yàn)器件所有有關(guān)測(cè)量的原始文件至少3量收集.量收集.件的試驗(yàn)和評(píng)估方法.[5]IEC62830-5:2021半導(dǎo)體器件.生功率的試驗(yàn)方法.[6]IEC62830-6:2019半導(dǎo)體器件.收集器件的試驗(yàn)和評(píng)定方法.[7]IEC62830-7:2021半導(dǎo)體器件.設(shè)備的柔性和可拉伸超級(jí)電容器的測(cè)試和評(píng)估方法.[9]IEC62952-3-2017無置的性能測(cè)試方法.292.DOI:10.1016/j.apenergy.202PhysicsLetters,2021,118(13):132902.DOI:10.1063/5.00430PP(99):1-1.DOI:10.1109/TPEL.2020.29897MechanicalSciences,2021.DOI:10.1016/j.ijmecsci.2021.106363.[18]聶晴晴,彭晗,李紅斌等.寬頻帶范圍下磁場(chǎng)能量收集的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)電[19]王祎凡,任春光,張佰富等.基于電壓源型PWM整流電路的輸電線路測(cè)量與感應(yīng)取電一體化互感器實(shí)現(xiàn)方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2023,38(01):15-25.DOI:10.19595/ki.1000-6753.tces.2術(shù),2021,45(12):4896-4902.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.20[21]丁柏文,沈金榮,唐啟陽(yáng)等.基于電流感應(yīng)取電的無線測(cè)溫節(jié)點(diǎn)[J].儀表技術(shù)與傳感[22]楊洋,許曉彥,劉鵬等.非閉合式磁心感應(yīng)取能供電模塊功率輸出研究[J].電工電能新技[23]夏竹青,吳細(xì)秀,蘇超等.高壓輸電線路感應(yīng)電場(chǎng)能量收集新方法研究[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào),2020,35(05):699-707.DOI:10.13443/j.cjors.201907術(shù),2021,44(04):1-5+10.DOI:10.16527/j.issn.1003-6954.2器,2020,56(05):121-127.DOI:10.13296/j.1001-1609.hva.2020.0[26]江翼,劉正陽(yáng),肖黎等.基于多級(jí)電容充電的輸電線路電場(chǎng)感應(yīng)取能裝置的研制[J].高壓電器,2020,56(02):176-182.DOI:10.13296/j.1001-1609.hva.2020.0[27]何寧輝,張佩,吳旭濤等.用于輸電線路監(jiān)測(cè)設(shè)備的一種電場(chǎng)感應(yīng)取能電源[J].電源學(xué)報(bào),2020,18(05):203-209.DOI:10.13234/j.issn.2095-2805.2020.5.報(bào):1-15[2023-09-03]./kcms/detail/12.1420.TM.20230111.1105.002.特性研究[J].電瓷避雷器,2021(03):86-92.DOI:10.16188/j.isa.1003-8337.2021.[31]BunnoonP,ThongyooT,WandenC.Right-of-WayMonitorinCapacitorBatteriesBflow-inducedvibrations[J]transmissionlines[J].AdvancedEner[37]M?schM,Fischeraharvestingsystem[J].[38]龍雅婷,姚曙光,李盈利.單擺-電磁式振動(dòng)能量收集器設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[J/OL].機(jī)械科學(xué)與技術(shù):1-11[2023-09-03]./10.13433/ki.1003-8728.20230250.[39]高凱,彭晗,王劭菁等.基于非對(duì)稱彈簧的寬頻率范圍振動(dò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