电气设备状态参量智能传感技术

电气设备状态参量智能传感技术

zhixian 2,546 2023-02-08

摘要:
电气设备状态参量的准确传感是对电气设备进行状态评估和制定运维策略的基础。随着智能电网中设备规模的不断扩大,以及对数据质量要求的不断提高,常规传感技术难以满足目前电气设备状态参量传感的需求,智能传感技术受到广泛关注。该文首先分析电气设备状态参量智能传感技术的典型特征和发展逻辑。在此基础上,从嵌入式系统与传感器智能化、光学传感、MEMS传感、无线传感网络与边缘计算架构4个方面阐述目前国内外学者在电气设备状态参量智能传感领域的最新研究成果,指出研究中仍需解决的问题。最后,对电气设备状态参量智能传感技术未来的发展作出展望。

核心内容:
1)基于嵌入式系统的传感智能化是传感技术重要发展方向,智能化体现在传感系统具备了信息处理能力、控制能力、可更新性和信息交互能力,使传感系统的功能得到提升或扩展。电气设备的老化机理及其状态参量的变化规律决定了传感系统功能提升和扩展的方向,也应考虑基于传感系统智能化的提升,挖掘和发展新参量、新方法,如基于声-热联合传感的变压器突发性事故站域预警系统。
2)多学科的交叉是智能传感技术发展的重要推动力量,要注意信息科学、光学、MEMS、先进功能材料的交叉融合,取长补短。如光学传感具有灵敏度高、非接触、抗电磁干扰等优势,但涉及的组部件繁多,导致传感系统稳定性较低、体积较大。基于信息科学,构造传感系统的反馈补偿机制,多因素校正机制,自身状态评估机制,将有助于提高系统的稳定性,抑制干扰因素;结合MEMS技术构造片上实验室,将有助于压缩系统体积。
3)光学智能传感、MEMS智能传感等新技术的引入,应重点考虑当前常规传感技术难以解决的传感需求。如特高压直流、核电站脉冲电流的光纤电流传感,超导极限温度的光纤传感,电缆、GIL等的分布式(温度/局放/内外应力应变)光纤传感,基于光谱技术的痕量气体、液体成分检测,基于光学效应的空间电荷分布检测,微弱电场、磁场的MEMS传感,矢量电场、磁场的MEMS传感,微型自供能MEMS无线传感器等。
4)随着无线通信技术的发展,未来的智能传感网络将进一步减少对有线通信网的依赖,多种异构无线传感网络间的组网策略和通信策略值得深入研究。如网络不同层级通信技术的选择,节点布置的优化,不同网络间的通信干扰,信道、频谱的动态选择,发射功率的智能优化,感知网络的自适应动态演化等。

存在的不足:
对于MQTT、Lora 等通信协议的讨论不足,先进的、多样化的网通信技术是提升智能传感系统互联效率的关键。

知网链接:
https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7iy_Rpms2pqwbFRRUtoUImHan214S3IysT1qSN1FdfMXIvgT6Nq0ZwTYqxU0CAwPK2&uniplatform=NZKPT