传感器

如何将繁杂的配网自动化系统实现成简单而实用，是大量电力科技人员从未放弃的努力。设备可靠性决定电网的坚强度，传统配网自动化是在配网原有的基础上增加必须的辅助设备，让系统更加复杂，二十年来全国大量的配网自动化试点验证这种模式发展是艰难的。 随着配网交流传感器的发展与成熟，用交流传感器完全取代传统互感器的一二次深度融合智能开关，将开创配网自动化建设新模式，交流传感器具有高精度、无源化、小型化等特点，尤其对故障信息的感知灵敏度将大大提高开关设备对配网线路故障研判准确性，特别是对单相接地故障的快速隔离发挥重要作用。

阐述了无人机图像智能算法在电力巡检的开发及应用，带来AI人工智能和多传感器融合的全栈式电力运维解决方案。在普宙无人机自主巡检中，深度学习算法被两次应用，实现可见光对杆塔本体精细化巡检的拍照点自动化精准选定以及精确识别存在缺陷隐患的照片及缺陷位置。其采用的RTK载波相位差分技术，可通过基站采集的载波相位数据发送给移动站（无人机）进行求差计算定位坐标，不受限于通信链路和网络覆盖，使得定位精度提高到了厘米级。

变压器等电力设备运行时产生的声学信号体现大量的状态信息，就像人的指纹一样具有辨识特征。当设备出现异常时，声纹会随之改变。据此，国网安徽电力等单位研发了声纹检测装置，能够“听”出变压器内部异常。

为缩小配网线路停电影响范围，大幅缩短停电时户数，提升配网自动化水平，宏力达研发了一二次融合12kv支柱式智能真空断路器。在2019年中国电力企业联合会组织召开的“一二次融合12kv支柱式智能真空断路器HLD-ZW3212JG/630-20”产品鉴定会上，鉴定委员会一致认为，该产品综合性能达到国际先进水平，其中超低功耗控制终端、集交流传感器/电容取电/真空灭弧室一体化固封极柱达到国际领先水平。 该产品将交流传感器及取电模块与一次本体深度融合，支持电量采集、就地型馈线自动化、单相接地故障就地检测和隔离等功能。其产品特点有：具有远方/就地工作方式的自动切换；集高精度交流采样、短路/接地故障处置、线损测量、无线通信等于一体的超低功耗控制终端；集交流传感器、电容取电、真空灭弧室 于一体的固封极柱；基于接地电流基准突变暂态判据，结合三相电压电流、故障电流方向、零序电流和零序电压的稳态判据，进行小电流单相接地故障区域研判及其就地隔离。该类型智能开关具有自适应综合型就地馈线自动化功能，不依赖主站和通信通过短路/接地故障检测和级差保护等技术，自适应多分支、多联络配电网架，实现线路故障选择性保护，短路和单相接地故障就地隔离，不影响非故障区域供电，可以大幅提升供电可靠性。自2017年起在浙江省、福建省、陕西省等地区挂网运行，设备运行状况良好。

氢储能作为推动全球绿色低碳转型和实现我国“碳中和”目标的重要支撑，在“双碳”目标提出后，成为社会普遍关注的热点。氢储能的安全问题是必须重点关注和首要解决的问题之一。综述了在制氢、储氢、输氢和用氢4个阶段中存在的安全问题，主要包括氢泄漏扩散、氢燃烧爆炸、氢与金属相容性等。同时，对氢泄漏检测传感器技术的现状和发展进行了分析，指出了氢泄漏检测技术急需解决的问题和未来的发展方向。

针对目前高可靠性地区大量站房运维难题，他提出综合智能巡检管理解决方案，以智能机器人、自组网传感器和联合控制系统，满足高可靠性地区站房运维巡检难题，有效的提升配电运维管理和可靠供电能力。

报告中介绍道：以电网为核心的能源互联网和泛在电力物联网正在加速发展，因而研究了结合人工智能的抗电磁干扰微纳传感技术。

该成果彻底解决了输电线路长期无法全线路实时在线覆冰监测的问题，并实现了监测范围由点到面的突破。提出了基于光纤传感的分布式覆冰监测技术，利用电力通信光缆内部一芯冗余光纤做传感器，解析装置安装在变电站内，有效规避传统技术“电源、通信、环境”问题，实现了全线路覆冰监测，且装置安装无需登杆或停电。提出了多路复用技术，使用一台解析装置同时监测多条线路的覆冰状态，实现监测装置利用效率最大化。搭建了北京电网覆冰监测系统，实时获取电网覆冰监测数据，在北京电网尚属首次。该成果获得奖励情况该项目成果获得国网北京市电力公司2016年科技进步二等奖。

本书围绕电力无线传感网技术创新应用，聚焦于低功耗无线传感网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用，具体包括电力发电厂监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，输电线路的电力巡检和运维管理，变电站内电力设备的运行状态、环境状态等在线监测，配电领域储能和配电自动化业务的监控和故障定位系统，用电采集和精准负荷控制业务的监测和分析管理等。介绍了无线传感网及其产业发展现状，概述了无线传感网主流技术，总结提炼了电力无线传感网在电力领域的应用情况，分析研究了电力无线传感网的应用价值和挑战，探讨提出了电力无线传感网技术应用发展趋势及建议。 无线传感网是大量的静止或移动的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络，可以感知、采集和处理信息，并将获得的详尽信息发送给需要的用户。 “十四五”期间，国家电网有限公司服务新型电力系统构建需求，将“全力推进电力物联网高质量发展”作为重点工作任务之一，其中的各项工作部署均离不开无线传感网的支撑。无线传感器网中众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等。潜在的应用领域可以归纳为军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。新型电力系统的一些重要的、需要被监控的设备上可以安装传感器，实时监控设备的运行状况。采用无线传感网络技术，将监测到的重要参数上传到集中处理平台，智能电力系统可以根据参数的变化，及时发现设备故障等，主动预防可能发生的各种事故。 与传统有线网络相比，无线传感网络具有很明显的优势，主要有：低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。无线传感网给电力行业带来应用价值的同时，也面临着极大的挑战。通用无线传感网技术无法满足某些特定的业务需求，变电站、输电线路等某些复杂的电力现场环境对于功耗控制、传输距离、组网灵活性等方面有特定需求，需要结合电力物联网的业务需求和应用场景来实现功耗和连接性能的协同优化；在终端接入和数据传输方面，设备和数据量均呈爆发式增长，海量数据给电力物联网带来了资源和数据传输带宽的压力；传感节点大多布置在户外环境中，恶劣环境和网络攻击均影响传感节点的运行和信息传递，因此，提升终端接入安全和抗干扰能力是保证电力物联网健康发展的重要基础；传感器小型化、无源化技术有待突破，利用电网沿线的磁场、电场、振动及温差等外部条件，实现微源取能是关键难点。为此，电力企业需要弥补现有的不足和短板，结合电力行业发展战略，研究低功耗无线传感网的网络与安全连接技术，全方位地提高感知数据的颗粒度、广度和维度，并持续积极探索基于人工智能的知识赋能、５G通信技术、基于边缘计算的技术、数据开发服务技术等方面融合发展。 联系人：陈姗姗 手 机：13261508443 邮 箱：chenshanshan@eptc.org.cn

我国能源安全的新战略为我国能源转型发展、构建“清洁低碳、安全高效”的国家能源体系提出了新要求。以电网为核心的能源互联网和泛在电力物联网正在加速发展。但是，由于高电压等级电网中（尤其是特/超高压电力设备）通常伴随强电磁场，而强电磁场对传统无线传感器的可靠性造成了严重影响，导致高电压等级电网缺乏可靠的传感器。这一瓶颈制约了电力物联网的发展。针对以上问题，我们研究了抗电磁干扰微纳传感器及无线通信技术。基于新材料和器件的温湿度、电磁场、压力、声学等多参量微型传感芯片和封装技术，实现能够适应高电压等级电网复杂工况的微型传感器；研究了多层超表面微结构，实现抗电磁干扰的功能表面并与传感器集成；研究基于抗电磁干扰的功能表面的无线传感通信技术，解决微型传感器在强电磁干扰环境下的通信问题；研究了基于人工智能的故障诊断算法，解决了传感器的智能化问题。