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锂电池热失控引发的储能电站火灾安全问题是储能领域面临的重大安全挑战。储能电站是实现“双碳”目标、推动能源结构转型的核心基础设施。随着锂电储能规模的爆发式增长，热失控引发的火灾爆炸事故频发，造成重大经济损失及恶劣社会影响，严重制约国家能源战略的实施。在此背景下，早期火灾精准探测与高效灭火技术已成为保障储能产业安全发展的国家重大需求。国家能源局《新型储能电站安全管理规范》明确要求建立“预防-预警-处置”全链条防控体系，工信部《储能产业高质量发展行动计划》更将“本征安全与消防技术突破”列为七大攻坚任务之首。该项目聚焦储能安全“防不住、灭不了、复燃快”三大难题，通过热失控演化机理建模、多参量数据融合感知及气液两相高效定向灭火等创新，构建覆盖“电芯-模组-系统”层级的主动防御体系，为破解储能安全瓶颈、支撑国家能源安全战略提供关键技术保障。 主要技术内容（技术创新点）： （1）建立了储能电站锂电池热失控早期多参量耦合机理模型，阐明了锂电池热失控时内部反应机制及温度、压力、产气与荷电状态的演变规律。建立了适用于储能电站锂电池各类工况的热失控早期实验平台并开展了大量热失控实验。实现了基于多尺度分析的储能电站锂电池热失控特征参量数据降维，为储能电站锂电池早期火灾探测算法研究奠定了理论基础。 （2）提出了一种基于GASF-ResNet的储能锂电池热失控多参量数据特征提取与信息融合早期诊断方法。利用GASF将一维温度数据转化为二维图像，通过ResNet对图像进行深度特征提取。同时，提出了基于贝叶斯理论的多参量热失控数据预处理及改进权重分配的D-S证据理论热失控早期识别方法，实现了对多源数据的加权融合，大幅提升了储能电站锂电池热失控探测的准确性。 （3）开发了储能电站锂电池热失控早期探测预警终端，实现了各传感数据的实时采集、特征提取及数据融合分析，完成了储能电站锂电池热失控火灾早期预警识别。设计了储能电站锂电池热失控火灾气液两相高效灭火装置，探究并优化了适用于储能电站锂电池的专用灭火介质配比与压力参数，确定了最佳灭火管道布局和喷射方式；设计了可旋转Y型喷头，实现了火源精确定位，提高了灭火效率。 项目成果授权发明专利7项，实用新型专利9项，发表高水平学术论文11篇（SCI论文9篇，CSCD核心期刊论文2篇）。项目成果成功应用于储能消防领域龙头上市企业国安达股份有限公司，研制了储能柜锂电池火灾探测及火灾抑制产品，其整体性能处于国内领先水平。2022-2024年度累计销售4577套，实现销售收入2.17亿元，新增利税992.91万元。项目研制产品成功应用于全国最大的储能电站新疆克州1.2GWh项目、中国电建侯桥330变电站电网侧200MW/400MWh共享储能示范项目等累计超过200个大型储能电站项目中。项目成果为储能电站安全运行提供了可靠保障，经济效益和社会效益十分显著。

国家发改委发布的《“十四五”扩大内需战略实施方案》明确提出围绕集成电路等产业链核心环节，推进国家战略性新兴产业集群发展工程。随着新型电力系统建设的不断推进，高比例新能源与海量电力电子装备的接入带来的不确定性、波动性巨大，迫切需要以自主可控的智慧物联芯片为核心突破口，形成覆盖电力系统各环节的物联感知基础设施，为电力系统稳定运行提供必要支撑。实现电力系统智慧物联面临四大关键技术难题： （1）能源电力专用物联芯片的自主化瓶颈； （2）宽窄带异构业务统一接入； （3）复杂电磁与现场环境下可靠性保障； （4）支撑故障辨识与预警的感知数据高效处理。 该项目历时6年攻克高能效自主可控智慧物联核心芯片及其集成装备等技术，形成整体解决方案并规模化应用。具体创新如下： （1）提出了基于RISC-V的软硬件协同通算一体低功耗物联芯片设计方法。提出芯片内核分支指令提前预取目标数据和非对称指令双发射方法，使CPU性能提升10%以上，自主研制出电力物联通算一体芯片，功耗小于200uA/MHz，接收灵敏度达到-144dBm。 （2）提出了宽窄融合传感网络协议及高能效统一灵活组网接入方法。突破了无线传感网节点低复杂度多跳级联组网及终端两步式接入方法，提出轻量级、低功耗、抗干扰的宽带无线传感网媒体共享与通信资源调度方法。研制了涵盖窄带设备物联网与宽带定制化协议的宽窄融合无线传感网络协议，实现500kHz窄带至20MHz宽带各类感知终端灵活统一接入。 （3）提出了复杂电磁与现场环境下传感网络装置精准覆盖与可靠性提升方法。突破了基于反向散射通信的无缘物联网通信技术，提出了针对输电管廊等电力场景的强化覆盖与精准定位等定制化智慧物联服务增强机制，研发了集成通算一体芯片与宽窄融合协议的场景差异化高可靠系列物联装置，单节点管廊内覆盖距离100米以上，传感器月平均在线率超过95%。 （4）提出了支撑电力设备状态智慧物联感知应用服务的数据灵活高效边缘处理方法。提出了基于博弈论的云端、节点、终端多级节点间计算任务的卸载全局最优算法与基于匹配理论框架的物联感知数据边缘计算资源分布式匹配机制，研发了基于容器及微服务的物联网边缘计算框架与实用化系统，提升了50%算力利用效率。 项目获授权发明专利23项、集成电路布图3项、软著1项，发表论文13篇；研制了电力物联芯片、传感网络协议、系列化物联装备以及实用化系统等成套装置。经中国电机工程学会鉴定:整体技术在电力传感领域达到国际先进水平，在通算一体低功耗物联芯片、无源物联网通信增强技术方面处于国际领先水平。 项目成果在城市地下管廊、架空输电线路、智能变电站、分布式新能源场站等场景规模化应用，带动福建省本地电力安全可靠供应，并推广到河北、山东、江苏等全国20余省，近三年新增销售额10余亿元，经济效益显著。研究成果促进行业上下游产业链科技进步，为能源系统安全运行提供了“电网经验”与“福建力量”。

该技术成果“基于跨域模型示范场景的电力系统安全风险智能管控关键技术及应用”遵循“全业务融合、全流程贯通、全数据共享”的要求，深度贯彻落实国家电网公司发布的2020年1号文件中年度重点工作首位的“推动电网与互联网深度融合，着力构建能源互联网，充分应用移动互联、人工智能、大数据分析等现代信息技术和先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互、信息高效处理、打造状态全面感知”要求，实施总部对于加快数字化转型指导意见和行动方案(国家电网数字〔2024〕138号)及2024年安监重点工作要点(国家电网安监〔2024〕105号)要求，充分发挥“电网一张图”在数字化转型中的基础平台作用，规模化应用“电网一张图”，打造现场作业一张图，推动安全风险管控监督平台深化应用电网一张图，突出研究的示范作用，保证推广建设成效。该项目建设与实施，作业管理全流程优化、反违章管理、安全督查中心值班管理、四双管理、视频监控、人工智能、智能分析、安全教育培训管理、电网一张图、安全责任清单、国网安全家园、安全工器具全流程管理和安全生产大数据分析13个方面的需求分析和系统设计工作。该安全风险管控监督平台二期项目建设后，形成了“前端感知层收集信息、管控平台辅助决策、督查中心科学指挥”的全新安全管控模式。该成果针对作业现场安全管控中存在的问题，开展相关内容研究和关键技术突破，实现平台在全省落地应用。以现场作业全过程管控为业务主线，基于全业务统一数据中心，整合外包单位、作业人员、违章情况、到岗情况、作业行为、工器具使用、作业点定位等信息，开展跨域的模型示范场景应用建设工作，确保全业务统一数据中心顶层设计成果的完整性、可用性、实用性，同时将跨域业务分析模式有效落地，有效支撑跨部门、跨专业的业务融合建设工作。 该成果技术围绕加强作业行为管控、提高事故应急响应、完善智能化督查等内容，针对生产数据未标准化管理、安全风险未有效识别和防控、督查任务重效率低等三方面问题进行原创性研究： 1.针对安全生产数据未标准化管理问题：设计跨专业的安全风险综合管控数据模型，形成公司级“安全”属性业务数据域(安全域)，实现安监、设备、建设等专业数据规范设计及数据共享，为公司安全状态统计分析提供数据支撑。 2.针对安全风险未能有效识别和防控的问题：首次运用扎根理论、事故致因理论及贝叶斯网络，研究电网安全风险关联分析模型，从人、机、料、法、环五方面量化各风险因素，识别安全风险关键因素及发生概率为不同类型作业提供合理的风险防范措施建议。 3.针对作业现场视频监督效率低的问题：提出机器视觉、体态识别等嵌入式智能分析方法，研制数字化安全管控智能终端，在现场复杂环境下开展智能反违章、防误操作智能预警等典型应用，实时监控作业环节中的安全隐患、违章行为。 客观评价：项目已获4项已授权发明专利；发表4篇论文；制定企业标准1项。 该项目经济与社会效益主要体现：该项目成果智能安全管控平台已在国网陕西省电力有限公司及所属市、县公司(含各级二级单位及施工单位)的安全风险管控监督平台及南京南瑞信息通信科技有限公司展开了应用工作。公司将内外网视频资源进行有效整合，内网接入了现有的变电站视频、输电线路“三跨”设备等视频资源11890个，其中变电站9142个，输电线路(含“三跨”)116个；外网通过视频安全加密技术，接入了基建管控系统视频设备182个，新配置布控球3800套(高清视频)，全面提高了资源利用率和监控覆盖率。因此有必要进一步开展变电站、营业厅、输电线路等现场的视频接入工作，针对“三跨”线路、铁塔、基建、配网工程现场，需要灵活部署低功耗视频装置、单兵装置、移动终端等监控设备，并接入统一视频平台，为现场安全监控提供基础视频资源。 截止该项目平台统计并存储1453477条作业数据，开展现场督查726738次，发现违章128948条；远程视频督查642798次，远程发现违章68341起，人均检查效率、安全督查效率得到了极大的提升，现场安全震慑效果显著。仅现场安全督查工作这一项，国网陕西省电力有限公司可节省费用约7300万元/年。平台可实施多维度检测，不受环境和地域的限制，对各业务风控节点进行全面覆盖，对风险完整生命周期整体把控，实现统一管控，能有效降低电网、设备、人身、信息事故发生概率，提高事故应急响应水平和处理能力、安全生产管控工作效率，降低人工监察工作量及提升现场安全智能化管控水平，具有广阔应用前景和推广价值。

物联传感技术是实现输变电设备状态智能感知与控制的重要基础，在中国超百万公里输电线路、近五万座变电站各环节设备与基础设施的应用需求呈现爆发式增长。然而，在电力复杂环境(特别是暂态电磁骚扰，如开关操作、雷电、接地短路、高压设备沿面爬电等)影响下，现有输变电设备物联传感技术仍存在四大挑战：①传感器性能演变规律及失效机理不清晰，强电磁干扰和环境应力对传感器感知性能劣化及物理致损的作用机制尚未掌握，制约了精准可靠的传感技术突破；②宽频瞬变特征参量灵敏感知量测难，针对暂态电磁骚扰、微弱放电等缺陷的抗干扰、高准确度感知能力不足，导致超/特高压变压器爆燃、GIS闪络击穿等多起重大事故无法及时预警，缺乏适配现场分区分级复杂环境与工况的差异化感知和检测手段，同时高性能声、光、电、磁、热等传感材料、元器件技术及产业链薄弱，存在“卡脖子”风险；③电力复杂电磁与物理遮挡环境下无线传感网可靠性差，电力无线传感网在470MHz、2.4GHz等免授权开放频段下异构组网面临严重的同/邻频干扰，导致网络传输质量差、在线率低、多业务并发接入拥塞等问题，无法满足感知业务对网络容量、传输速率及时延的要求，且在特定场景下网络异常无法自愈。④感知数据交互难及快速响应能力不足，当前电力感知业务种类繁多且系统间相对孤立，普遍存在感知数据交互难的问题，无法支撑融合分析、业务联动、主动防护等高级应用。电力云-边-端算力资源纵向割裂，感知终端受制于功耗和体积仅能执行简单特征提取，现有单纯依靠云端计算的模式存在响应速度慢、网络通信拥塞等问题，缺乏动态任务卸载与算力资源协同机制，无法支撑高效能、快速瞬变参量实时处理与就近决策。 该项目获国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、国网总部等多个科技项目资助，历时11年，7家单位产学研用联合攻关完成。项目系统性开展了面向复杂环境的输变电设备物联传感可靠性提升关键技术研究，研制出自主高性能成套物联传感装备及系统，建立了物联传感可靠性评测平台，开展了规模化工程应用，形成“理论创新-技术突破-装备研制-全景应用”整体解决方案，为保障输变电设备可靠服役和电网安全运行提供了坚强支撑。主要开展以下四方面工作： 1)复杂环境下传感器性能演变规律及失效机理研究。建立了基于气体电介质击穿及能量平衡理论的隔离开关动态电弧物理模型和输变电设备多物理场特征分区分级模型，实现了电力设备宽频域复杂强电磁骚扰的精确模拟；首创微缩型气体绝缘开关设备(GIS)电磁骚扰源物理模拟试验系统及多源电磁骚扰系统级综合分析方法，准确度较传统单一工频建模方法提升30%以上；揭示了传感器在电、热等单一或多应力耦合作用下的失效机理，为电力传感器可靠性强化奠定理论基础。 2)输变电设备宽频瞬变特征参量灵敏感知量测技术研究。提出了全电压等级宽频暂态电压电流的无线分布式同步传感测量技术，实现了10kV～1000kV电压、0～3kA电流范围内暂态电磁信号的高精度分布式同步测量；首创具备强电磁干扰免疫能力的VFTO/特快速暂态过电流(VFTC)一体化全屏蔽光学传感方法，测量精度优于0.26‰/℃@DC～100MHz；研发了兼具超低耦合电容与超高绝缘强度的小型化超级隔离电源(耐压20kV、功率60W、耦合电容≤10pF)及成套物联传感装备，显著增强了传感器抵御暂态地电位(TEV)等强电磁干扰的能力；建立了多物理场耦合影响传感器可靠性测试平台及输变电设备物联网无线传感网测试平台。 3)电力宽窄带融合无线传感网络及异常自愈技术研究。发明了联合时隙调度与随机接入的电力宽、窄带无线传感网融合通信协议，网络吞吐量平均提高20%，时延平均降低3%；提出了470MHz、2.4GHz等免授权开放频段下电力无线传感网分层异构多小区组网的干扰抑制与动态预测方法，系统容量平均提升约1.5倍；提出了基于“空-时-频-功率”多维资源联合分配的无线传感网自愈方法，研制了具有链路动态自愈能力的低功耗无线传感网成套装置，网络异常识别准确率提高了20%，电力现场复杂工况下终端长期在线率≥99%。 4)感知数据横向交互、算力资源纵向协调的电力“感-通-算”融合云边协同智能感知体系研究。首创了基于虚拟化技术的云-边-端分布式算力资源集群自动弹性伸缩协同方法，在高安全隔离环境下实现了跨异构硬件平台与操作系统的计算资源智能弹性伸缩；构建了支持感知数据D2D横向交互、算力资源纵向协调的电力“感-通-算”融合云边协同智能感知体系，任务分发命中率提升38.4%；研发了变电数字化感知跨区数据汇聚采集处理系统，融合15+种多源感知数据，实现10+类故障的精确诊断，算法模型平均运行时间小于500ms，平均准确率>85%。 项目在面向复杂环境的输变电设备物联传感可靠性提升关键技术及成套装备与工程应用方面取得了多项原创性成果，授权发明专利61项，发表SCI/EI论文52篇，出版专著4本，参与编制国家标准3项，行业标准4项、企业标准8项、团体标准4项，取得软件著作权10项。项目研制的成套输变电物联传感装备及系统已广泛应用于国内各电压等级输变电工程，在陕西、福建、湖北、江苏、辽宁等全国27个省/市进行规模化应用，累计接入各类边端设备千万余台，实现92.6万户分布式光伏分钟级监测、1300余楼宇用电智能安全管控能效分析、推动380座新能源电站和储能站在线监控，并聚合参与储能辅助服务市场累计交易充放电超2亿千瓦时。以西咸新区国家级“互联网+”智慧能源示范区、“大西安国际一流”高压电缆精益管理示范城市智能城市建设等重大科技示范工程为引领，率先在陕西±800kV陕北换流站、河南±800kV中州换流站等38座超/特高压换流站实现物联感知成套装备的规模化部署与深度应用，以及陇东-山东、哈密-重庆±800kV特高压直流输电工程等国家重大工程，极大保障了输变电设备的运行可靠性，为中国新型电力系统、原创技术策源地和智能运检现代产业链建设提供坚实支撑，近三年实现经济效益近56亿元，经济社会效益显著。 经邱爱慈院士、中国电工技术学会张文亮副理事长领衔专家组鉴定：“项目成果已广泛应用于中国输变电工程中物联传感器的研制、生产和检测，应用效果好，经济社会效益显著，应用前景广阔，项目成果达到国际领先水平”；“项目成果支撑了电力复杂工况下电网、设备、用户状态的精准可靠感知与云边协同智能分析，为保障新型电力系统本质安全运行提供了基础支撑，项目成果整体处于国际领先水平。”

国家能源局2023年出台的《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》指出“推动电力设备智能化改造”，直接要求发展电力设备状态监测技术，并将其作为能源数字化的重要组成部分。《福建省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》强调“加强重点行业领域安全风险防控，推广智能化监测预警技术”。但电力设备监测领域还存在诸多共性问题，技术与装置应用效果有限，主要存在装置气候环境适应差、传感监测杂散缺乏统一标准、理论研究单一化、不同系统兼容性差、综合应用极其困，且在南方寒潮、低温、盐湿热等恶劣环境下可靠性降低、故障率高、维护费用高等问题，严重制约电力设备状态监测技术在电网生产运行中发挥更大作用。为了解决这些问题，该项目采用多学科、跨专业、跨单位协同攻关模式，在电力设备多源监测装置、复杂工况下运行可靠性、监测网络与诊断评估技术等方面开展研究，取得如下创新成果： （1）提出了基于多源数据融合的电力设备时-频-空智能故障诊断理论体系，攻克单一信号源在全时频域故障响应中的局限性，突破声-光-电多模态检测信息时空匹配与可信度评估关键技术，构建了电力设备多模态智能诊断体系，实现故障特征提取分辨率提升2个数量级，典型故障辨识率提升至97%以上。 （2）攻克复杂温差-盐湿热工况下监测装置可靠性衰减重大技术瓶颈，提出了基于多级梯度温度场控制与真空层叠绝热结构的复合热管理技术，突破传统单点温控模式局限，平均无故障时间提高141%以上；创新构建了融合多场加速老化模型、可靠性评价体系，研制了首套复杂环境多场耦合模拟验证平台，形成了超低温下状态评估与差异化运维指导意见。 （3）自主研制了多源数据融合下基于无线传感虚拟仪器的状态-气候物理关联电力设备物联网异构智能感知监测系统，攻克了电力设备状态-气候多物理场耦合建模与异构数据融合难题；研制支持多协议自适应转换的智能感知终端集群，构建了“端-边-云”协同的物联网监测架构，实现多模态数据毫秒级动态解析与故障趋势预测。 授权专利34件（其中美国专利1件、日本专利1件）、软著1件，发表论文37篇、参与起草国家标准3项与团体及企业标准技术规范2项、高等学校规划教材1部，监测装置、系统及模拟试验平台7套，复杂环境多场耦合模拟试验平台1套。项目成果已广泛应用于福建省及国内多省智能变电站工程，促进了国内设备厂家技术升级，推动了智能电网建设标准化发展，显著提升了电网智能监测和安全运行水平，保障社会发展用电稳定与安全，节约大量运维成本。应用3年多，近3年累计相关销售13.36亿元，新增利润2.81亿元，新增节支4.76亿元。 清华大学韩英铎院士、原中国电力科学研究院院长张文亮等九位鉴定专家一致评价：项目提出的多源数据融合故障诊断方法，复杂工况下变压器、断路器等电力设备智能监测及可靠性评估技术达到国际领先水平。

内蒙农牧区配电网是覆盖自治区99%地域的重大基础设施，是实现乡村振兴国家战略的重要保障，却存在网架结构薄弱、运行水平较低、供电质量不高等问题。在双碳目标驱动下，电采暖与新能源大规模发展，农牧区配电网供电负担进一步加重，内蒙古电力公司辖区409条中压馈线不同程度出现重载、低电压、过电压等突出问题。若仍采用传统新建/增容模式，“十四五”期间共需投资约50亿元，将超“十四五”农网总投资30%，同时造成大量设备低效运行。源网荷储协同支撑农牧区高质量发展的需求日益迫切。能源清洁转型背景下农牧区配电网优质高效供电一直面临三大技术难题：源荷随机性强，配电网多节点承载力与供电质量间呈复杂非线性特征，承载边界精准刻画难度大；配电网、电采暖、新能源多主体规划方案间耦合度高，且受互动策略密切影响，协同高效规划挑战强；灵活资源种类多样、位置分散、特性差异明显，本地快速感知控制与全局整体优化调度间的协调机制复杂。 在国家自然科学基金与内蒙古电力公司科技项目支持下，产学研团队历时8年联合攻关，实现了关键技术的重大突破：①建立了分布式新能源“出力-位置”多重鲁棒承载力评估模型和多点可接入容量可行域模型，研发了承载力分析软件，发展了基于差异可靠约束的有源配电网供电能力评估技术，提出了含蓄热式电采暖的电热可靠供能区间边界求解方法，实现了新能源与电采暖承载力的充分挖掘。②发展了基于加权V图源储置信度改进的变电站选址定容一体化规划技术，构建了基于设备滚动投入剩余价值度量的变电站动态规划模型，提出了基于多主多从Stackelberg博弈互动的源网荷储协同规划方法，充分利用源荷储互动潜力提升了配电网规划方案经济性。③提出了基于最大电压调节工作点计算的台区分布式资源功率电压时序控制及电力负载三相均衡调节方法，发展了基于建筑热平衡与柔性舒适约束的电热联合调度技术，构建了分布自治-集中协同的多层级控制架构，研制了源网荷互动的智能配变终端，在促进新能源高效消纳基础上，兼顾提升了供电质量和运行经济性。 项目授权发明专利17项、软著3项；发表论文26篇，其中SCI/EI检索23篇。成果率先应用于内蒙，电压合格率由99.56%提升到99.65%，线路重载问题缓解超90%，同时节约配电网投资8.3%。成果还推广至青海、辽宁、河北等电采暖与新能源大规模发展地区，为双碳目标下农牧区配电网高质量发展提供了“内蒙方案”。项目近三年直接经济效益总计3.22亿元，累计节省配电网建设改造资金5.11亿元，惠及农户超百万，取得了巨大的经济和社会效益。

①课题来源与背景：随着中国经济的高速发展，铁路以其运量大、速度快、运营安全、环保节能等优点，日益成为中国交通运输发展的必然选择。由于列车载重和行车速度不断提高，铁路各设备管理单位维修人员的维护工作量也随之增加，随着铁路维修体制改革的逐步深入，维修模式逐步改进，作业人员的劳动作业安全已成为制约铁路长期安全运营和发展的关键问题。铁路作业人员在进行工作时需要使用一些大型电力设备，这些电力设备在运行过程中需要每天定时进行巡检以避免安全隐患，然而靠操作人员的正常巡视难以实现安全问题的全面检查和提前预警。 ②技术原理及性能指标：该技术是一种铁路作业人员劳动安全监测预警系统，涉及安全监测预警技术领域，包括控制主机，与控制主机导线相连并安装在设备内部的测控终端设备以及预警系统；控制主机包括中央处理器、控制面板、数据分析模块以及显示器；测控终端设备包括设备运行状态监测装置和设备运行环境监测装置；控制主机用于将接收到的设备现场监测数据信息进行处理并将处理后的数据发送至预警系统，预警系统包括第一预警装置以及第二预警装置，通过设置一级、二级预警装置，可及时对设备异常原因进行排查，有效防止设备的中断，保证电力设备顺利的进行。 ③技术的创造性与先进性：该技术通过湿度传感器、局部放电检测装置，微水传感器以及电量监测仪来实现对电力设备温度在线检测、局部放电检测、含水量检测以及供电量检测并能够在出现异常的情况时进行报警，通过温度传感器、湿度传感器、感烟传感器以及明火传感器来实现对火灾、水灾、烟雾等非正常进入设备内部实时进行监测并进行报警，能够对变电站各种设备的运行状态及影响变电站安全运行的因素实现在线检测，使故障信息能够早期发现并得到及时处理，使运行人员实时掌握设备运行工况，解决了操作队巡视周期内的监控空白，加强了对电力设备的监控，从而保障了电力设备的安全运行并且降低了电力设备的管理维护成本。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性：该技术由于成熟度不高，暂未应用；该产品适用于铁路普铁线路，后期可广泛应用于桥梁、管道、电力等地；安全有保障。 ⑤应用情况及存在的问题；暂未应用。 ⑥历年获奖情况；已获得国家实用新型专利证书。

一、课题来源与背景： 1、课题来源为响应中国提出的2020年、2030年非化石能源消费比重分别达到15%、20%的目标，公司结合变压器生产实际，为保障电力安全供应和民生用热需求，需着力提高电力系统的调节能力及运行效率，从负荷侧、电源侧、电网侧多措并举，该项目重点增强电力系统灵活性、适应性和安全性，提高电力系统与设备的调节能力及安全运行效率，破解新能源消纳难题，推进绿色发展。从而不断提升设计和制造工艺理念的创新和加快成果转化，将技术创新能力转化为产业优势，形成更多的行业、企业标准，从而为企业创造新的经济增长点，不断推动行业及相关产业的发展形成新的合力。 2、立项编号：2019B010107。 3、研究时间：2019.07.01至2021.07.30. 二、研究目的与意义：变电系统的运行安全，直接影响到电网的供电效率和供电质量，而供电质量和效率又与人们的日常生活和工作，具有非常紧密的联系，由此可见，变电系统运行安全的重要性。近年来，随着人们的用电量不断增加，为了满足生产生活的用电需求，电网规模也在不断发展。但是与此同时，变电站的运载负荷也在日益加剧，变电设备故障也在不断增多，对设备检修工作提出了更高的要求。如何不断优化变电技术，加强对变电检修工作的管理，成为电力系统迫切需要解决的问题。基于此，该项目就围绕变压器变电技术与管理能力进行研究与创新。 三、主要论点与论据：电力变压器是传输、分配电能的枢纽，是电力网的核心元件，其可靠运行不仅关系到广大用户的电能质量，也关系到整个系统的安全程度。电力变压器的可靠性由其健康状况决定，不仅取决于设计制造、结构材料，也与检修维护密切相关。 四、创见与创新： 1、高效性：变压器重量得到很好的控制，使整个变压器更加轻盈，同时保证其强度要求，亦便于搬运和安装。 2、经济性：新型结构简单，使用方便，提高了工作效率，加快了生产节拍，增加了产能，检测效果好，使用性强。 3、安全灵活性：环形电感的引脚设置有引出段、折弯段及焊脚段，有效提高了引脚的结构强度，减少外力或震动对引脚产生的影响，不易变形，提高环形电感的稳定性，而且引脚的引出的位置更准确，不易产生位移，便于与电路板的装配。 4、实用性：一体机集成了套管和变压器焊线功能，有效提高生产效率，减轻作业人员的劳动强度。 5、通用性：容置腔内灌注有用于对磁芯和线包层进行固定和散热的硅胶，增大底座与磁芯、线包层之间的接触面积，提高两者的热传递效率，散热效果更好。 五、社会经济效益，存在的问题：随着产品投入市场的规模加大，不仅带动了上游电子元件制造所需配套设备(如绞线设备、注塑设备、焊接设备、点胶设备及性能检测设备等)及原材料(如金属材料、塑胶材料，线材等)的开发、生产；而且带动下游终端应用行业(汽车、家电、工业、军事与航空、运输、消费电子、医疗等行业)的发展，推动电子元件制造上下游行业的人员就业、培训等，对新型电子元件全产业链的良好发展具有重要意义。 五、历年获奖情况： 1.专利：项目研究过程完成实用新型专利申请并授权5项：CN202020833866.1一种变压器自包胶机的牵线装置，CN202020965772.X一种变压器自动装铁芯包胶布测试机，CN202020965802.7一种用于变压器包胶机的骨架旋转装置，CN202022435586.8一种安装拆卸便捷的共模电感，CN202022442102.2一种占用空间小的共模电感。 2.新产品：共模电感。 3.新技术突破：微型共模电感的制造技术，改变了同类产品连接座尺寸大的问题，通过连接片让漆包线直接与电路板连接，无需在连接座上安装针脚，减小连接座尺寸，减小电感占用的空间，避免干扰对其他部件的安装；产品投入市场后迅速得到三雄极光、德尔玛、东菱威力等客户的认可，该产品2020年销售收入108万元，占当年公司销售收入的2%，有望成为公司新的业务增长点。

随着中国“十四五”计划的开局以及“绿色、低碳、环保和可持续”经济的迅速发展，中国“光伏、风电”等清洁能源发电技术将得到了长足的进步，国家也将不断加大对清洁能源的投入力度，“智慧、清洁”变配电站项目将不断上马；环保清洁型发电站建设数量也会越来越多，再加上众多的民生工程以及国家基础建设工程的相继上马，建设规模也会越来越大。因此，电力市场对新能源发电站、终端用户的用电工程中的发（配）电设备制造要求也越来越高：如低投入，高产出、高供电质量、高可靠性、安全性、智能型、标准通用型和免维护等等。 箱式变电站属于输配电及控制设备行业，是与电力工业密切相关的行业，受国民经济影响较大，也是国民经济发展重要的装备工业，担负着为国民经济、国防事业以及人民生活电气化提供所需的多样化的电气设备的重任。近年来中国电力工业的发展为输配电及控制设备制造企业提供了广阔的发展空间。输配电及控制设备广泛应用在电力电网、新能源发电、轨道交通、数据中心、新型基础设施等领域，具有良好的市场前景。 按照国家电网公司“1135”配网运行服务管理要求：提高设备选型标准，健全质量控制体系，提升配电网设备耐用性，突出设备好的核心，依据安全可靠、坚固耐用、标准统一、通用互换的原则，全面推进配电设备标准化定制设计研发工作。为满足不同制造商设备在一定范围和一定时期的通用互换使用，提升箱式变电站的运维便利性，国家电网有限公司设备管理部组织中国电力科学研究院有限公司、设计院、运行单位、制造企业、检测机构等单位开展10kV高压/低压预装式变电站产品的典型结构方案、高压室、低压室、土建接口等标准化设计工作，便于产品在运行过程中发生故障或抽检发现某企业产品存在质量问题时，随时更换其他企业的合格产品。研发并运用标准化智能型箱式变电站装备技术，实现标准化智能箱变在设备运维、安装标准化，提高供电质量、降低制造成本以及运维效率具有重大现实意义。 根据国家电网《10kV高/低压预装式变电站标准化设计定制方案》，从箱体的结构尺寸标准化、变压器室散热技术以及变压器全绝缘技术等三个方面开展了研究，创新点主要体现在以下几个方面： ①运用了“箱变高压开关柜小型化技术（专利号：ZL 2021 2 0998670.2）以及高低压柜、变压器的模块化和标准化”设计技术，实现了箱变在运维、安装与接线的标准化，以提高供电质量、降低制造成本、提高运维效率。 ②采用了变压器新版能效标准以及科润自主研发的“标准型箱式变电站散热系统”专利技术（专利号：ZL 2021 2 2297515.0），采用变压器满足了国网“I级能效”标准，降低了自身发热损耗；通过取消了顶盖散热风机，创新门板通风孔与顶盖散热结构通道，实现了变压器室的自然冷却。 ③通过优化绝缘设计技术，将变压器高压套管优化为全绝缘电缆插接结构、操作更方便、更安全。另外，通过“小型化”高压柜采用“母线侧扩”技术，确保了母线绝缘水平不受外界环境的影响。 1.产品规模及产品销售价格：根据公司的发展规划：YBW-12（BZ）/0.4-630标准化智能箱式变电站开关柜产品具有结构标准化、模块化以及状态控制智能化等优点。YBW-12（BZ）/0.4-630标准化智能箱式变电站项目至2021年11月份开始批量生产。 项目总投资350万元，达产后实现年产值2500万元的标准化箱变生产规模。由于该产品用途广泛，性价比高，已得到用户认可，市场销售渠道已初步规模。 2.产品销售收入及税金： 达产年产品预计可实现产品销售收入800万元，年上缴产品销售税金及附加60万元。 3.产品利润：该项目实施后，达产年预计可实现总产值800万元，年利润总额120万元，项目具有很好的投资收益。

国家高度重视智能电网建设，十四五规划纲要提出：“加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设”。福建与各省能源发展专项规划都重视智能电网产业发展，推进电网装备智能化，加强关键核心技术攻关和首台(套)重大技术装备示范应用，加快建设智能变电站，提高电网质量和安全运行稳定性。然而，大量基于智能传感及智能终端应用，使得变电站二次设备安装位置前移，面临更加复杂和恶劣的电磁环境。当前智能传感设备的电磁兼容试验标准和干扰防护方案都是基于常规变电站中远离一次高压设备电磁环境制定的，且国家标准中其试验方法和参数都远低于现场高压一次侧复杂电磁环境，从而造成其通过型式试验后仍出现高故障率，严重影响智能电网建设。因此，亟需开展变电站复杂强电磁骚扰模拟与测量技术研究，研制相关成套试验和测量装备，编制相关标准，促进智能传感及终端设备产业技术升级，通过性能检测和入网检测，提高智能传感设备电磁兼容性能，降低现场应用故障率，保障中国新型电力系统建设顺利开展。 通过产学研用联合攻关，开展变电站复杂电磁骚扰模拟与测量关键技术及应用，有效解决了上述难题，取得了集理论、技术、装备和应用于一体的系列成果，主要创新点如下：(1)提出了基于断路器精细控制球隙电弧通断技术的强暂态电磁环境模拟试验方法，实现了变电站不同工况下强暂态复杂电磁环境的可控模拟；以GIS强局部放电源构建模拟电磁骚扰模型，揭示了电磁骚扰产生机制。(2)自主研制出国内外首套变电站复杂强电磁环境参数宽频采集系统，实现了10ky～1000ky、0～3kA全电压等级变申站电磁骚扰环境测试；提出了基于经验小波的强电磁振动噪声信号分析与声相三维源定位方法，解决了强电磁环境下测量装置目标信号易被湮没、难于提取与源定位问题。(3)首次研制出110ky～1000kv系统级强暂态电磁环境模拟试验平台，实现了额定电压下重复频率400次/s的电磁脉冲模拟，解决了变电站实际复杂电磁环境下电子式互感器电磁防护性能的考核难题。(4)基于复杂强电磁骚扰对电子式互感器可靠性的影响，提出了变电站系统级长期电磁环境模拟考核方法，研制出开放式系统级长期电磁防护性能考核平台，实现了电子式互感器在长期全电压全电流和多因素桑加环境下的电磁兼容性考核。 授权专利24项(其中欧洲专利1项)、软著1项，发表论文35篇、参与起草标准5项与技术规范1项、高等学校规划教材1部，强暂态电磁环境模拟试验平台7套，长期电磁环境模拟试验平台1套。项目成果已广泛应用于福建省及国内多省智能变电站工程，促进了国内设备厂家技术升级，推动了智能电网建设标准化发展，保障了电网安全运行。应用4年多，近3年累计相关销售10.49亿元，新增利润2.33亿元，新增节支11.84亿元。清华大学韩英铎院士等九位鉴定专家一致评价：项目基于变电站复杂强电磁骚扰对电子式互感器可靠性影响的模拟、测量技术及试验装置达到了国际领先水平。