科创中国

      近年来大型电力变压器突发故障频发，造成巨大经济损失，严重威胁电网和社会用电安全。传统外置式电类传感器多次未能及时有效预警故障，光纤传感具有抗干扰能力强、响应快、可内置测量等优势，是变压器状态监测技术的发展趋势。

       内置式光纤监测系统发展存在三大技术瓶颈：①受限于敏感材料、制备工艺和信号解调算法，光纤监测系统精度不足；②变压器内部电、热、磁、振动等多物理场复杂，光纤传感器自身绝缘水平与抗老化性能不足；③光纤传感器与变压器一体化融合缺乏可借鉴经验，光纤传感器侵入影响、复用方法、信息利用方法研究不足。

       依托国家973计划、国家自然科学基金和国网公司重点项目，项目组经11年系统攻关，突破材料、传感器、电力装备、信息融合领域的多个瓶颈，主要创新成果如下：

       1、提出了感温荧光粉和氢敏感膜等多种光纤敏感材料制备方法，掌握了微米级传感器加工工艺，攻克了微弱光波参数解调技术，研制出荧光测温、局部放电超声和油中溶解气体三种高精度光纤传感器及监测系统，相比国际先进指标，测温精度从1K提高到0.8K，局放检测峰值灵敏度从57.9dB提高到92.9dB，氢气检测时间从1小时缩短至5分钟、检测下限从1000ppm降低到1ppm。

       2、掌握了传感器及引出光纤在变压器油中的电、热老化机理和规律，提出高可靠性光纤传感材料制备方法和器件封装工艺，改性聚四氟乙烯材料增强了光纤系统防护能力，建立了传感系统全流程、多维度的可靠性提升体系，传感器绝缘水平提高77%，在变压器内部可靠运行寿命拓展至66.55年。

       3、提出了传感器与变压器一体化融合设计方法，消除了光纤置入引发的变压器绝缘风险，建立了基于深度学习的多参量状态信息融合方法，实现了变压器状态综合评估与智能调控，成功研制出110kV-750kV多电压等级的光纤内置式智能变压器。

       授权发明专利41项，发表论文65篇（含SCI论文24篇，Scopus前10%高被引论文6篇，SCI封面论文1篇），制定行业标准1项，出版中英文专著各1部。英国物理学会Mawby会士、IEEE液体绝缘技术委员会Fofana主席等专家高度评价本项目成果。中国计量科学研究院、美国魏德曼电力科技等5家国内外权威机构检测结果表明，本项目成果指标领先国内外同类产品。近三年在电力、铁路等行业应用研究成果1600余台套，国内市场占有率超80%，远销美国等18个国家，累计销售额7.12亿元。成果提升了变压器故障预警水平和负载能力，以河北电网为例，变压器故障率下降30%、负荷限值提升6.7%。成果提高了电网供电可靠性，推动了我国电力装备制造业的智能化转型升级。焦点访谈将本项目成果作为科研生根、成果落地的典型代表进行了专题报道。陈维江院士为主任的鉴定委员会认为本项目达到国际领先水平。