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电力传感器朝微型化和集成化方向发展
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来源: 中国电力新闻网 作者: 日期: 20.06.04

  电力传感器朝微型化和集成化方向发展

  ——访全球能源互联网研究院有限公司电力传感技术研究所所长郭经红

  邓恢平

  电力传感器是电网获取各种数据和参数的触手,是能源互联网的“侦查兵”,对能源互联网建设意义重大。近日,全球能源互联网研究院有限公司电力传感技术研究所所长郭经红就我国电力传感器产业发展状况以及电力传感器支撑能源互联网建设等问题接受中国电力报记者专访。

  中国电力报:请您简要介绍下我国传感器产业发展情况和水平?

  郭经红:当前,世界传感器技术与应用主要分布于欧盟、美国、韩国、日本及中国等国家和地区。我国传感器产业已初步形成了长三角、环渤海、珠三角以及中西部地区4大区域集聚发展的产业空间格局。

  在先进传感技术方面,例如微纳传感器、低功耗MEMS(微机电系统)传感器、

  多功能微型传感器、新型微声学传感器及其阵列技术等,我国仍处于并跑和跟跑水平。

  在产品应用方面,我国传感器产品以低端产品或应用集成为主,传感器的质量、价格、功能有待提高。国产高端传感器产品自给率不足,跨国公司占据了80%以上的市场份额。

  中国电力报:您认为下一阶段电力传感器有哪些核心技术待突破?

  郭经红:经过调研分析,我认为电力传感器目前亟待突破的核心技术主要有四方面:一是突破电力传感材料和器件技术。研制交直流电气量传感器,满足直流量测、电能质量等需求;培育低成本、高可靠、可与一次设备融合设计的电流、局放、气体及振动等光学传感器件;加快声表面波、红外及热电堆等非接触型温度传感器的研发。

  二是研发低功耗宽窄融合无线传感网协议和产品,适应电力感知需求,兼顾超低功耗、带宽等指标;建立基于一致性通信协议与评测方法的无线传感网络互联互通及评测体系,解决不同供应商产品与协议的兼容性以及各项性能评估问题。

  三是针对电力感知应用具有快速响应的特征,形成智能分析技术平台,实现“传感+就地分析”。基于“平台+应用”模式,将感知与测量、控制深度结合,解决电力智能传感器技术和应用的碎片化问题。

  四是掌握传感器取能和集成封测技   术。研究环境微能收集技术的应用和优化,研发与电力传感器融合集成的取能器件。针对电力系统强电磁干扰等工况特点进行集成设计,研制集传感、通信、计算、安全及取能等功能于一体的智能传感器,形成系列化产品,并建立耐候性、可靠性试验验证体系。

  中国电力报:您认为电力传感器在能源互联网建设中起到怎样的作用?能源互联网加快建设又会对电力传感器发展带来哪些影响?

  郭经红:电力传感器和由此构成的能源互联网基础设施数字化感知体系是能源互联网的重要基础设施之一,能够有效支撑能源互联网的建设。例如,在发电环节,尤其是风电、光伏等新能源发电,需要温度、光学、倾角、速度、图像及位置等多种传感器,支撑发电装备故障诊断与健康监测,预防事故发生。在输电、变电及配电等环节,需要利用微气象、杆塔倾斜、覆冰、舞动、弧垂、风偏、局放、介损、绝缘气体、泄漏电流、振动及压力等多种传感器及智能终端,实现对电气主设备状态、环境与其他辅助信息的采集,支撑电网生产运行过程的信息全面感知及智能应用。在用电环节,面向智能用电、电动汽车、智能家居等应用场景,采用电能质量、负荷监测、图像视频等传感器及量测装置等,支撑需求侧柔性负荷资源的充分利用,补偿能源互联网中因直流惯性不足或供需失衡导致的频率波动等系统运行问题,同时   提升能源利用率。

  随着能源互联网建设的推进,电网对信息感知的深度、广度和密度提出了更高要求,对传感器需求呈现爆发式增长,给电力传感器行业发展带来新的机遇和挑战。

  电网的进一步发展要求电力传感器需要具备大量程、宽频带及高动态范围等特性;针对直流电网和交直流混合电网的感知需求,需要培育微型低功耗、宽频带、高频响的电流、电压、电场及磁场传感器,并逐步向其他工业应用领域延伸拓展。

  鉴于电网运行过程和监测系统产生的数据种类和数据量将快速增加,但大多数感知数据的价值低,需要研究低功耗传感网协议和通信模组,提升网络交互效率;引入压缩感知、边缘计算等理论和技术,减轻传感网络和系统压力,保障网络可靠性。

  此外,随着能源互联网的发展,智能感知技术将从电网本体拓展到智慧园区、智能家居等环节,与5G、工业互联网等新基建领域相互渗透,需要利用新材料和微纳工艺,提供微型化、集成化的电力传感器,提升传感器与电气设备的集成度。

  下一步,国家电网有限公司将以能源电力专业领域需求为导向,加强与外部单位合作,加快具有核心竞争力的产品创新,促进各方合作共建电力传感器创新生态体系,构建完善的产业链,为建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业提供技术保障。

责任编辑:高慧君  投稿邮箱:网上投稿

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