2024电力微型智能传感器南网极目研究与应用研究报告-中国南方电网_36页_8mb

报告摘要

电力微型智能传感器（南网极目）研究与应用总结

核心内容

电力微型智能传感器是数字电网的关键组成部分，其通过新一代数字技术实现对电力系统各环节的全面感知，为构建以新能源为主体的新型电力系统提供数据支撑。传感器具备小微化、低功耗、自取能、高精度、宽频域、宽量程、低成本、高可靠等9项关键特征，能够满足电力系统对数据采集、设备状态监测、环境信息感知等多方面需求。

主要观点

数字电网与新型电力系统的关系：数字电网是构建新型电力系统的重要手段，通过微型智能传感器实现对电网运行状态的实时、全面监测。
微型传感器的必要性：传感器作为数据生产者，为人工智能在电网的应用提供数据基础，推动电网从基于物理规律向基于数据关系转变。
技术突破与应用成果：通过研究和开发，南网极目实现了TMR技术从全面落后到国际持平，研发了多种传感器产品，应用于输电、变电、配电、用电等多个领域。
产品可靠性提升：引入FMECA、ESS筛选等可靠性管理方法，确保产品在复杂环境下的稳定运行。
标准化与推广：电力微型智能传感器的标准化工作全面开展，相关成果被纳入国资委《中央企业科技创新成果推荐目录（2022年版）》等目录，并在国际会议上展示。

关键信息

技术研究进展

敏感元件
- 磁场传感芯片（TMR）：研发高性能MTJ结，实现灵敏度数百mV/V/Oe，量程可达数千Oe，线性度从1%提升至0.2%。
- 电场传感芯片：实现量程覆盖100kV/m，精度1%，频域DC-1kHz。
- 气敏芯片：研发MEMS钯金合金气敏芯片，实现氢气、一氧化碳、乙烯、乙炔等气体的ppm级检测。
测量方法
- 非侵入式电流测量：基于磁电阻芯片阵列，通过三个TMR芯片求解电流，实现抗干扰测量。
- 非侵入式电压测量：采用异频信号注入和分布电容分压技术，实现电压测量。
- 电流电压集成反演：通过求解比奥-萨代尔定律，实现电流和电压的联合测量。
高效取能
- CT取能方法：发明μW~mW级宽范围自适应能量收集调理方法，实现无源无线供电。
- 能量收集调理电路：通过迟滞比较电路，确保传感器在小电流情况下也能正常工作。
可靠通信
- 高可靠无线近场通信：采用光电协同技术，实现超高可靠、低时延、低功耗通信。
- 低功耗对时技术：基于2.4G无线射频模块，实现百纳秒级、百微瓦级对时。
智能传感系列产品
- 电流、电压集成传感器：适用于中低压线路，具备高精度、低功耗、无源无线等特性。
- 多物理量集成传感器：集成导线温度、电流、弧垂、舞动、环境参数等，实现输电线路全景监测。
- 非电气量集成传感器：涵盖环境量、电气量等，用于智能变电站、配电房等场景。
产品产业化
- 极目系列传感器已通过第三方检测和权威机构鉴定，达到国际领先水平。
- 在配电领域规模化部署，覆盖智能配电、新能源、轨道交通等场景。
行业影响
- 传感器在南网国际技术论坛、博鳌新型电力系统国际论坛等场合展示，获得央视新闻等主流媒体报道。
- 在法国巴黎CIGRE大会展示，推动电力传感技术的国际交流与合作。