柔性传感器在电网中的应用及发展趋势——中国电力科学研究院 陈川.docx

数智赋能新质生产力·助力新型电力系统建设2024年电力信息通信

新技术大会

柔性传感器在电网中的应用

及发展趋势陈川

中国电力科学研究院

28局15日

01传感术应用现状

02柔性传感器典型应用03柔性传感技术发展趋势

P公RTON

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用

用现状及现存问题

2

2024年电力信息通信新技术大会EPICT

传感技术应用现状

●数字化、智能化技术深入融合电网生产运行与管理运营过程是数智化坚强电网的重要环节。

●基础条件是实现电网全环节全链条全要素灵敏感知和实时洞悉，要求电力传感器可靠性和智能化程度进一步提升，更大规模应用。

●目前输变电领域已广泛应用各类传感器，如变压器油温、油位、油溶气体、铁芯接地电流；GIS特高频、超声局放、伸缩节；开关柜超声-TEV局放；换流阀红外-可见光双目摄像机；电缆互层接地电流、高频局放、光纤测温；输电线路可见光摄像机、金具温度等。

●新兴的声纹、光纤局放、套管气体-油压-温度等传感器也正在开展试点或初步推广。

2024年电力信息通信新技术大会EPICT

传感技术应用现状

●但目前传感器准确性、时效性、智能化、可靠性、适应性及成本均与设备管理需求有很大差距，需提升已有传感技术的长期可靠应用能力，并针对电力场景特征需求研发新材料、新技术，开展原创性引领性科技攻关，实现关键核心技术突破，提升技术源头供给能力。

●电缆测温光纤传感器，延外壳安装，数据主要测试环境温度，无法反应电缆运行信息。

●变压器油色谱检测周期至少半小时，而近期的换流变事故从工频录波看仅40ms。

●特高频、高频传感器受外界干扰、串扰影响大，数据分析能力有待提升。

●传感器普遍存在长期可靠性不足，成本高难以规模推广等问题。

可靠性适应性低成本准确性时效性智能化长期可靠应用

可靠性适应性低成本

准确性时效性

智能化

长期可靠应用多场景适配

可规模化应用

合理判断缺陷

2024年电力信息通信新技米大会EPICT

传感技术应用现状

→提升灵敏度

准确性

减少影响环节

测量更早期特征信号

时效性

减少检测环节

提升核心材料、器件灵敏度

→对曲面介质，延表面贴敷，耦合更多信号

油溶气体实现原位测量，避免取油、脱气误差

超声信号实现内部测量，避免外壳衰减电缆测温，直接内置于缓冲层

电弧放电的高频电流检测

油溶气体免脱气直接检测

柔性化、小型化、内置化、融合化

2024年电力信息通信新技术大会EPICT

传感技术应用现状

强化可靠封装—→提升耐环境、电磁场、振动等的能力

可靠性

提升校准频次和作用

→避免选用刚性易损传感材料

材料及器件的低成本化

成本→更多选用高分子等低成本材料

成本

安装应用简便尽量无源、无线易安装部署方式

安装应用简便

满足狭小空间需求

适应性

满足机器人搭载需求

柔性化、小型化、内置化、融合化

P公RTTWO

一—要存问题

一—

要

存问题

业用

应用现状及现

2024年电力信息通信新技术大会EPICT

1.柔性广域声传感器

●材料优化：制备高性能压电功能材料Bis2(KoaCeoa)Tiza?Wa?On,调控柔性声振功能材料三维修饰压电功能填充相、导电相、偶联剂材料成分及其配比，优化异性材料结合界面，提高材料力学、电学性能，实现衬底材料与压电填充材料高性能复合，优化柔性耐高温声振传感材料性能。

Time(s)

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柔性复合压电传感器的SEM照片柔性声振功能材料压电性能模拟不同比例压电相电压输出

对压电相进行三维结构修饰后有效提高了制备器件的灵敏度

2024年电力信息通信新技术大会EPICT

1.柔性广域声传感器

●器件设计：基于高压静电纺丝技术，形成连续的薄膜实现大覆盖面积器件制备，制备出“耐高温+柔性”相兼顾的高灵敏度声振功能材料，满足了复杂结构设备异形曲面贴敷要求。通过聚酰亚胺中加入足量导电碳纳米管制备导电复合材料作为器件封装，实现外部环境电磁干扰屏蔽。

电磁屏蔽层电极层

声振功能材料层

耐高温柔性衬底层电极层

聚酰亚胺-CNTs

聚酰亚胺