低功耗

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。

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。

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

他指出能源互联网下的配网具有可再生性、分布式、互联性、开放性、智能化的新特点，而能源互联网建设中配电网的技术将呈现感知能力、多通信、智能化、数字化、一二次融合、低功耗的发展趋势。宏力达致力于成为智能配电物联网解决方案、能源互联网的创新产品提供商，拥有智能配网设备和信息化服务与loT通信设备等，在能源互联网的背景下，宏力达的研究方向将从可自愈、方向性、自适应、互联性等方面入手，以期为能源互联网下的配网数字化转型提供助力。

在能源和电网数字化转型要求大背景下，作为我国电网核心资产的特高压直流输电换流阀设备正面临全面数字化的挑战。文章首先在梳理目前特高压换流阀设备数字化现状及其数字化提升意义基础上，结合目前研究热点——数字孪生及相关技术，提出了换流阀设备数字化的总体目标及其数字孪生体架构和数据基础构建方法。然后，为了实现换流阀设备底层数据的高可靠低成本获取，文章介绍了在特高压换流阀设备上开展高可靠低功耗无线智能传感关键技术应用研究的成果和经验，主要包括低功耗无线传感网络系统开发、多物理量智能传感器研制、验证测试等方面。最后，对换流阀设备数字化的思考和实践进行总结，对未来换流阀设备数字化工作进行了展望。

文章针对监测装置现场取电难的问题,为智能电网盲区和多事态区监测提供解决方案。本研究设计并实现了一种可用于电网智能感知的光纤光栅传感系统,由多参量的光纤光栅传感器和解调仪组成,该解调仪采用可调谐激光器作激发光源,以20×70×90mm的微型体积,实现2W的低功耗。系统解调仪最多可容纳4通道光纤光栅传感器,重量小于500g,分辨率为0.5pm,精度±2pm,测量频率可达100Hz,光信息可通过电力通讯光缆传输,满足多数电网设备监测需求。该传感系统功耗低、体积小,可实现多参量监测,完全满足智能电网现场供电和通讯难、事态多发的监测需求。

针对变电站内机器人巡检、在线监测、程序化操作监控等多样化智能化业务的需求，从通信终端、网络、管理平台和网络安全四个层面提出了变电站最后一公里通信综合解决方案。构建云、管、边、端的网络架构，结合5G技术的发展应用，对比分析各类局域网无线通信技术特点，对变电站室内室外场景，高带宽、低时延和低功耗、低速率等场景采用多种通信方式，实现即插即用、边缘计算等功能，建设物联网综合管理平台对各种通信方式（WAPI、LORA、LTE_U等)包括公网(3GGG)进行端到端的管理和安全认证、智能运维、业务通道保障。

TXJD-I铁芯夹件电流传感器适用于变压器（电抗器）铁芯接地或夹件接地电流监测。采用高性能磁元件，辅以精密磁路设计，能准确的测量宽范围变压器铁芯（夹件）接地电流，电流有效值最小可测至5mA，最大可测至10A。高性能CPU使得传感器具备宽频带的测量功能，拥有良好的频谱分析能力，带宽分析范围50-1000Hz。传感器使用进口工业级锂亚电池供电，采用低功耗设计，使用寿命长达6年以上。传感器通过附件卡接在变压器铁芯接地扁钢上，安装方便。

该技术采用射频模块和半波长天线阵列联合校正、信道融合技术，通过波随人动、功率精准投放以及全时全域节能调度算法，提升谱效率，降低干扰，降低功耗。采用射频模块和天线阵子一体化设计，节省跳线损耗，扩大天面口径，实现更窄波束赋形。

为了解决复杂电缆隧道内部监测装置和设备的无线数据传输问题，文章通过分析电缆隧道复杂环境下的电磁波传输特征，结合现场实际测试，分析了电缆隧道弯道结构无线通信的难点。采用Mistmesh低功耗无线自组网传感技术，通过自适应组网等方式解决电缆隧道弯道、多层竖井等复杂环境下的无线传感难题，并通过现场实验验证了该无线自组网的可靠性，为后续电力隧道的无人巡检、在线监测、故障点定位、应急通信等研究工作提供了技术基础。