數(shù)智賦能新質(zhì)生產(chǎn)力·助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)陳川2024年8月15日01傳感技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀02柔性傳感器典型應(yīng)用03柔性傳感技術(shù)發(fā)展趨勢●數(shù)字化、智能化技術(shù)深入融合電網(wǎng)生產(chǎn)運行與管理運營過程是數(shù)智化堅強電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)?！窕A(chǔ)條件是實現(xiàn)電網(wǎng)全環(huán)節(jié)全鏈條全要素靈敏感知和實時洞悉，要求電力傳感器可靠性和智能●目前輸變電領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用各類傳感器，如變壓器油溫、油位、油溶氣體、鐵芯接地電流；互層接地電流、高頻局放、光纖測溫；輸電線路可見光攝像機、金具溫度●新興的聲紋、光纖局放、套管氣體-油壓-溫度等傳感器也正在開展試點或初步推廣。2024年電力信息通信新技術(shù)大會2024年電力信息通信新技術(shù)大會EPICT●但目前傳感器準確性、時效性、智能化、可靠性、適應(yīng)性及成本均與設(shè)備管理需求有很大差距，需提升已有傳感技術(shù)的長期可靠應(yīng)用能力，并針對電力場景特征需求研發(fā)新材料、新技術(shù)，開●變壓器油色譜檢測周期至少半小時，而近期的換流變事故從工頻錄波看僅40ms?！駛鞲衅髌毡榇嬖陂L期可靠性不足，成本高難以規(guī)模推廣等問題。2024年電力信息通信新技術(shù)大會2024年電力信息通信新技術(shù)大會EPICT提升核心材料、器件靈敏度提升靈敏度對曲面介質(zhì)，延表面貼敷，耦合更多信號準確性減少影響環(huán)節(jié)測量更早期特征信號油溶氣體實現(xiàn)原位測量，避免取油、脫氣誤差超聲信號實現(xiàn)內(nèi)部測量，避免外殼衰減電纜測溫，直接內(nèi)置于緩沖層電弧放電的高頻電流檢測時效性減少檢測環(huán)節(jié)—→油溶氣體免脫氣直接檢測2024年電力信息通信新技術(shù)大會2024年電力信息通信新技術(shù)大會EPICT強化可靠封裝—→提升耐環(huán)境、電磁場、振動等的能力成本成本安裝應(yīng)用簡便—→盡量無源、無線易安裝部署方式適應(yīng)性柔性化、小型化、內(nèi)置化、融合化柔性傳感器典型應(yīng)用●材料優(yōu)化：制備高性能壓電功能材料Bi32(Ko?Ceooa)Ti2a6Wo.?O?,調(diào)控柔性聲振功能材料三維修飾壓電功能填充相、導電相、偶聯(lián)劑材料成分及其配比，優(yōu)化異性材料結(jié)合界面，提高材料力學、電學性能，實現(xiàn)襯底材料與壓電填充材料高性能復(fù)合，優(yōu)化柔性耐高溫聲振傳感材料性能。660柔性復(fù)合壓電傳感器的SEM照片柔性聲振功能材料壓電性能模擬不同比例壓電相電壓輸出對壓電相進行三維結(jié)構(gòu)修飾后有效提高了制備器件的靈敏度●器件設(shè)計：基于高壓靜電紡絲技術(shù)，形成連續(xù)的薄膜實現(xiàn)大覆蓋面積器件制備，制備出“耐高溫+柔性”相兼顧的高靈敏度聲振功能材料，滿足了復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)備異形曲面貼敷要求。通過聚酰亞胺中加入足量導電碳納米管制備導電復(fù)合材料作為器件封裝，實現(xiàn)外部環(huán)境電磁干擾屏蔽。電極層耐高溫柔性襯底層電極層可實現(xiàn)柔性大面積覆蓋，有效提高器件靈敏度。●現(xiàn)場應(yīng)用：已在寧夏沙坡頭750kV變電站開展試點應(yīng)用工作，已在變壓器、GIS等設(shè)備的典型部位完成柔性傳感裝置安裝工作。腳1二二e002Angl響Angl響(a)tlaldl0060電纜局部放電檢測200頻帶覆蓋可聽聲及超聲頻帶，可獲得更好的檢測能力；●高適應(yīng)：厚度為mm級，可應(yīng)用于換流閥電容器等狹小空間。檢測項目應(yīng)用痛點傳感器檢測效果受變壓器振動影響較大；優(yōu)勢對變壓器外殼或異形2024年電力信息通信新技術(shù)大會2024年電力信息通信新技術(shù)大會EPICT●配方升級：通過設(shè)計磁性離子占位分布，調(diào)整分子磁矩的方式，大幅增加核心傳感材料單位截面積的磁導率，從而提升傳感器靈敏度。截面積厚度2024年電力信息通2024年電力信息通信新技術(shù)大會EPICT缺陷，避免重大事故發(fā)生；體積小，可安裝于配電變壓器套管等狹小部位；●成本低：對于套管、電纜等大口徑設(shè)備可大幅降低應(yīng)用成本，從萬元級別降低至千元級別。導線線圈卡扣定位槽口與標識柔性傳感材料封裝材料輸出接口2024年電力信息通信新技術(shù)大會2024年電力信息通信新技術(shù)大會EPICT●體積小、成本低、靈敏度高，全場景適用，可規(guī)模推廣?？谧冸婎I(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)套管本體及變壓器所有進出線監(jiān)測形式的電弧放電提前預(yù)警，避免爆燃?？谡w高頻電流檢測技術(shù)實現(xiàn)電力設(shè)備所有進出線監(jiān)測，根據(jù)電流流向、幅值等信息有效區(qū)分串擾，提升缺陷診斷定位能力?？谳旊婎I(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)電纜綜合監(jiān)測；結(jié)合缺陷診斷方法，提升直流電纜劣化水平監(jiān)測?？谥绷骷皟δ茴I(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)換流閥每個IGBT芯片或晶閘管單體及儲能電池每個單體電池監(jiān)測；提出單體電池預(yù)警方案，提升系統(tǒng)可靠性。3.柔性傳感器存在問題●由于柔性傳感器的核心功能材料、封裝材料及傳感器形式均較傳統(tǒng)傳感器有較大差異，需要制定新的標準和規(guī)范指導研發(fā)及應(yīng)用；●柔性傳感器處于新興階段，其長期可靠性、耐候性等需要通過應(yīng)用驗證，繼續(xù)改進升級；●由于柔性傳感器的檢測頻帶更寬、靈敏度更高，可在更深、更廣的層次實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，需要進一步研究測試結(jié)果與設(shè)備狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)度，探索新的設(shè)備狀態(tài)評價方法；●目前柔性傳感器的類型仍較少，且僅在部分廠站開展試點應(yīng)用工作，需進一步加強驗證，實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。可靠應(yīng)用標準建設(shè)可靠應(yīng)用標準建設(shè)柔性傳感器未來應(yīng)用場景●主要面向輸變配用電各類裝備，感知各類狀態(tài)參量，提供有效數(shù)據(jù)，指導設(shè)備的運行狀態(tài)評價；●利用柔性傳感器的表面貼合度好、體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、頻帶寬等特點，提升感知的深度和廣度?！襻槍Ω呖諑щ娮鳂I(yè)、配電帶電作業(yè)和不帶電施工作業(yè)等電力特殊作業(yè)場景，針對作業(yè)過程中施工人員體征狀態(tài)特征參數(shù)，提前預(yù)警，保障作業(yè)人員安全?！窠鉀Q目前的體征監(jiān)測研究僅停留在靜態(tài)人體體征分析，缺乏運動過程中體征分析的難題。柔性傳感器未來應(yīng)用場景絕緣、支撐、感知等功能。成為設(shè)備的“骨骼”和“皮膚”?！駥崿F(xiàn)部分典型柔性傳感器的功能驗證和規(guī)模應(yīng)用。●主要挑戰(zhàn)包括靈敏度、穩(wěn)定性、線性度、可靠性、耐候性等方面的提升；●核心是優(yōu)化傳感器材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及制造工藝?！駥崿F(xiàn)內(nèi)置式、表貼式聲、光、熱、磁、電、分解產(chǎn)物等的柔性傳感器廣泛應(yīng)用?！裰饕魬?zhàn)是新材料和