微型

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。

南方电网电力科技股份有限公司十年精心打造。由慧航云航线规划工具、慧眼无人机及机库、慧眼调度监控分析系统组成，飞向智能巡检3.0新时代。慧眼为用户提供设备与环境的高效信息采集与厘米级数字建模服务，通过慧航云高效规划出精准、安全的航线，打通数字模型与物理世界的壁垒，让无人机按轨迹安全、可靠飞行。集群组网是满足电网大范围、不间断巡检的关键。慧眼智能机库系列可网格化部署在电网运维的各种场景，共同形成一张巡检网络。用户可通过慧眼调度监控分析系统，进行任务编制，远程一键下达任务。接到任务后，无人机可根据既定航线在智能机库间来回“跳跃”，实现“蛙跳式”巡检，突破时空限制，组网联动调度。巡检过程中，调度系统实时监控巡检状况，并对无人机传回数据进行智能分析和自动归档，减少人力与时间的损耗。慧眼无人机，支持4G/5G、Mesh组网及APN专网等方式接入，实现与云端平台的直接双向互动，摆脱遥控器的束缚，来去更加自如。采用4GRTK定位技术，实现厘米级定位，保障了无人机可精确执行航线，在间隔中安全穿梭。更有超清视界，无损还原作业场景；双光测温，洞悉全局；超长续航，多机协同，高效可靠。为配合无人机大范围巡检，根据用户在不同场景的需求，慧眼打造了4种型号的机库。换电机库采用柔性机械臂为无人机自动更换电池，快速换电，分秒必争。充电机库采用充电续能方式，适配市面主流品牌微型无人机，智能小巧、兼容并包。简易机库伫立守护的无人机管家，极简设计，摆脱对飞手、地形的依赖。移动机库小巧便携的飞行大脑。完全解除地形部署限制，为移动而生。高精建模工具+全局管理调度系统+强续航自动“机-库”组合，构建起安全、可靠、大范围低空自动化巡检网。这就是慧眼巡检新生态。目前，慧眼已在全国多个地区、城市应用，应用于2000+座变电站；覆盖70000平方公里，无人机年均起飞20万余架次，安全起降率达99.995%。打破输电、变电、配电专业壁垒冲破信息、时间、空间障碍。心之所向，目之所达。

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。

微型相量测量单元(micro-phasor measurement unit, μPMU)为配电自动化的进一步升级提供了良好的量测基础，但现阶段电网中μPMU数量有限，难以满足传统配电网故障定位的需求。针对该问题，结合电网中μPMU与智能电表等量测设备，并基于虚拟节点的多重状态估计方法，提出了一种基于混合量测状态估计的故障定位方法。首先，通过等效变换将μPMU和智能电表的测量信息输入到故障状态估计器当中。然后，利用μPMU将网络划分为不同的区域。根据状态估计结果计算故障电流，缩小故障搜索区域以减少计算复杂度。为了识别区域内的故障位置，通过设置附加虚拟故障节点形成多种特定的故障拓扑结构并执行多重状态估计，计算出用于识别故障位置的加权测量残差指标，以确定故障位置。最后，在实时仿真系统(real-time digital simulation, RTDS)中进行仿真测试，结果表明所提方法在不同故障场景下均能准确有效地定位故障，且对量测误差具有较好的鲁棒性。

微型智能电气量集成传感器采用高频场感应测量原理实现电压、电流集成测量，可满足500V以下低压线路的非接触式电流、电压、频率、相位、有功和无功测量需求，适用于智能变电站、智能配电房及户外低压线路的电气量监测。目前已纳入配电网标准配置V3.0，在南方电网全面推广应用。

智能传感器与一次设备相结合，将计量、保护、控制、通讯、录波功能集成一体，实现电力设备的智能化，目前在电力行业中该技术主要应用在智能开关、智能变压器等方面。但它们受测量可靠性、频带、量程和成本的原因，难以实现在电力系统中推广应用。此工作主要针对以上微型融合的问题，介绍我们做的一些传感的工作。

微型智能电流传感器是一种非侵入式微型电流测量装置，具有小体积、高精度、宽量程、宽频响、自取能、自组网、低成本、即贴即用等特征，适用于电网数字化转型中发、输、配、变、用等环节海量部署，全面采集电网基础运行数据。微型智能电流传感器采用磁阻传感芯片（TMR芯片）作为核心测量元件，支持集成电流监测、故障录波、谐波监测、无线授时、空中升级等特色功能，已用于智能变电站、配电房及户外线路的电流负荷监测。目前已实现量产供货，在粤港澳大湾区、广西、贵州等地规模化推广应用近1.6万余套，有力支撑了能源数字化转型和新型电力系统建设。

随着越来越多的分布式新能源电源和新能源汽车接入配电网，配电网的安全可靠运行面临挑战。国网上海市电力公司联合13家单位开展基于微型同步相量测量的智能配电网运行关键技术研究和示范应用。

为破解能源与环境的世界性难题，我国正在构建以新能源为主体的新型电力系统。海量新能源的冲击将导致电网运行域超越现有设备传感器监测范围，其安全可靠运行面临巨大挑战。全面可观、可测、可控的数字电网技术是应对电力设备安全可靠运行风险的高效手段，高精度、宽频域、宽量程、自取能、成本低、体积小和即贴即用等特性的微型智能传感器是实现电网数字化转型的关键。现有传感器量程、精度、供能、无线传输等难以满足设备运行状态的及时、全面、精准感知需求。

该技术采用模块化及封闭冷/热通道设计，集成高效供配电系统、全变频氟泵制冷系统、综合布线系统、动环监控系统、消防联动系统等子系统。各子系统可无缝衔接，具备按需扩展的复制 能力，通过动力环境监控系统实现统一监管。