智能电网传感器

9月1日，郑州高新智能传感器产业基地项目开工仪式在郑州传感谷举行。该项目开工是郑州市、郑州高新区锚定电子信息“一号产业”，抢占智能传感器产业制高点，推动智能传感器产业高质量发展的具体行动。据介绍，郑州高新智能传感器产业基地总投资约15亿元，占地面积约61.83亩，总建筑面积约5.7万平方米，项目的建设有助于加快构建智能传感器产业生态，增强产业综合实力和企业竞争力，是高水平建设中国（郑州）智能传感谷，打造千亿级智能传感器产业的必要支撑，能够加快企业创新集聚，有利于我省抢占传感器产业制高点。该项目将重点打造智能传感器材料、智能传感器系统、智能传感器终端等产业集群，建设郑州高新智能传感器产业基地，配套建设智能传感器孵化器、产品展示等综合服务平台，着力集聚智能传感器上中下游企业，形成高端产品制造为产业基础、新型研发机构为支撑、软件算法和示范应用为推动的生态体系。该项目开工建设标志着产业链发展更加延展、稳固、健全，标志着我省的智能传感器产业发展占领关键环、迈向中高端，也标志着中国（郑州）智能传感谷的建设辐射更广泛、品牌更凸显。截至目前，郑州市智能传感器核心及关联产业规模约300亿元，占全省90%，占全国约10%，关联及应用企业约4000家。主要分布在气体、仪器仪表、电力电网、环境监测等领域，在国内细分行业具备一定优势，培育了以汉威科技、炜盛电子为龙头的气体传感器，以新天科技、光力科技、天迈科技为龙头的仪器仪表传感器，以日立信、三晖电气为龙头的电力电网传感器，以驰诚电气、安然测控为龙头的环境监测传感器。2022年10月，郑州高新区在由工业和信息化部直属的中国电子信息产业发展研究院颁布的中国传感器十大园区排名中位列第四。

p　　2013年，为贯彻落实《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《工业转型升级规划(2011-2015年)》，增强传感器及智能化仪器仪表产业的创新能力和国际竞争力，推动传感器及智能化仪器仪表产业创新、持续、协调发展，工业和信息化部、科技部、财政部、国家标准化管理委员会组织制定了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》。/pp　　文件全文如下：　　/pp　　为贯彻落实《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《工业转型升级规划(2011-2015年)》，增强传感器及智能化仪器仪表产业的创新能力和国际竞争力，推动产业创新、持续、协调发展，特制定本行动计划。行动计划的实施期为2013-2025年。/ppstrong　　一、战略意义/strong/pp　　传感器及智能化仪器仪表产业是国民经济的基础性、战略性产业，是信息化和工业化深度融合的源头，对促进工业转型升级、发展战略性新兴产业、推动现代国防建设、保障和提高人民生活水平发挥着重要作用。在国防设施、重大工程和重要工业装备中，传感器、智能化仪器仪表及其所构成的测控系统是必不可少的基础技术和装备核心，直接影响国防安全、经济安全和社会安全。/pp　　发达工业国家都把传感器及智能化仪器仪表技术列为国家发展战略。目前产业发展呈现两大趋势：一是创新驱动发展，随着传感技术、数字技术、互联网技术和现场总线技术的快速发展，采用新材料、新机理、新技术的传感器与仪器仪表实现了高灵敏度、高适应性、高可靠性，并向嵌入式、微型化、模块化、智能化、集成化、网络化方向发展 二是企业形态呈集团化垄断和精细化分工的有机结合，一方面大公司通过兼并重组，逐步形成垄断地位，既占据高端市场又加速向中低端市场扩张，掌控技术标准和专利，引领产业发展方向 另一方面小企业则向“小(中)而精、精而专、专而强”方向发展，技术和产品专一，独占细分市场，服务面向世界。/pp　　我国传感器及智能化仪器仪表产业经过多年发展，取得一批重要科技成果，初步形成了比较完整的产业体系和技术创新体系。2011年仪器仪表行业实现工业总产值6152亿元，进口各类仪器仪表产品362亿美元，国内仪器仪表市场规模已经超过7000亿元。但产业整体水平与国外先进水平相比差距较大，关键共性技术缺乏，产学研用结合不紧密，企业创新能力不足，致使产业化和市场推广应用问题未能得到很好的解决。/pp　　未来5-15年，是我国传感器及智能化仪器仪表产业快速发展的关键时期。充分利用业已形成的较为完备的技术体系、制造体系和配套供应体系，转变产业发展思路和观念，推动从硬件加软件的“生产型制造”向应用服务加提供系统整体解决方案的“服务型制造”发展的产业形态变革，实现我国传感器及智能化仪器仪表产业创新、持续、协调发展。/ppstrong　　二、产业发展的原则、总体思路、目标及任务/strong/pp　　(一)原则/pp　　以市场需求为牵引、以实现产业化为目标、以产品创新为主线、以共性技术研发和公共服务平台建设为支撑，推动产业形态从“生产型制造”向“服务型制造”的转变。/pp　　(二)总体思路/pp　　加强各部门间的沟通协调，统筹规划传感器及智能化仪器仪表产业发展，注重与国家科技重大专项和重大工程的衔接 整合现有资源，突出重点，通过政策和资金支持，推动产学研用的协同创新 充分发挥企业的主体地位和作用，按照产业链和创新链进行整体部署，着力提升提供解决方案的能力，实现传感器及仪器仪表的微小型化、数字智能化、模块化和网络化，提升产品价值链 推动行业结构调整，以重点产业园区为依托，形成龙头企业与“小(中)而精、精而专、专而强”中小企业相结合的产业发展模式 加强标准、检测、公共服务平台建设，发挥标准对产业的支撑作用 积极创造良好的市场环境，鼓励支持采用国产传感器及智能化仪器仪表。用15年左右的时间，实现产业形态的转变和创新能力的大幅提升，基本满足重点产业领域和国防建设的需要。/pp　　(三)目标/pp　　1. 总体目标(2013-2025年)/pp　　传感器及智能化仪器仪表产业整体水平跨入世界先进行列，产业形态实现由“生产型制造”向“服务型制造”的转变，涉及国防和重点产业安全、重大工程所需的传感器及智能化仪器仪表实现自主制造和自主可控，高端产品和服务市场占有率提高到50%以上。/pp　　2. 近期目标(2013-2015年)/pp　　以工业转型升级、发展战略性新兴产业、保障和提高人民生活质量为重点，着重于全产业链的系统推进 解决行业主干产品智能化、网络化、可靠性、安全性等关键问题 完成一批高精度仪表和新型传感器的自主设计、开发及产业化 重点满足战略性新兴产业、工业物联网、环保和食品安全、文物保护和传承等领域需求 建立行业共性技术服务平台，为行业自主创新及可持续发展提供支撑。行业整体发展水平得到显著提升。/ppstrong　　三、主要行动/strong/pp　　为发展战略性新兴产业、推动传统产业转型升级、促进文化强国和生态文明建设，根据传感器及智能化仪器仪表技术发展趋势和产业存在的主要问题，实施技术创新、产品升级、产业和企业转型升级、产业化应用四大工程。面向重点行业和领域应用，大幅提升主干产品可靠性和稳定性，开发急需的高端产品，建设公共服务平台，研究前沿技术并实现产业化，通过产业形态和产业结构转型升级，提升企业创新能力和产业整体创新能力，实现本计划的各项目标。年度行动计划、支持的重点领域和方向以指南和实施方案等形式发布。/pp　　(一)技术创新工程/pp　　鼓励和支持测量、控制、智能化等前沿、共性技术研究，新一代传感器及智能化仪器仪表研发及应用验证，开展标准、检测、可靠性等行业支撑技术工作，建设公共技术服务平台。/pp　　1. 重点支持基础共性技术和关键核心技术，包括新型敏感材料、器件及传感器设计和制造技术，传感器测量和数据处理技术，智能传感器系统及无线传感网络技术，嵌入式软件，功能安全和信息安全、系统集成技术等。/pp　　2. 围绕传感器及智能化仪器仪表的高性能、高可靠、长寿命技术，低成本、低功耗、微型化技术，信息处理、融合、传输技术，能效管理技术等核心技术，建设具有自主知识产权的标准和专利池。/pp　　3. 根据传感器和智能化仪器仪表市场需求，自主研发一批高性能、高可靠性、高安全、低功耗、低成本的传感器及智能化仪器仪表中高端新产品，重点开发一批典型行业和领域测控系统解决方案，提供设备运行维护、自动化能效评估优化、远程监测诊断等服务。/pp　　4. 完善传感器及智能化仪器仪表标准体系，加速关键技术标准的研制，实质性参与国际标准化活动，加强测试检测技术、信息数据共享、技术转让交易、人才培训等行业基础和共性技术工作。加强重点实验室、工程中心、技术中心的能力建设，提升服务能力，促进开放共享，打造开放的共性技术服务及综合信息服务平台网络体系。/pp　　(二)产品升级工程/pp　　在技术创新工程基础上，鼓励和支持传感器和智能化仪器仪表设计、制造、校验等产业化技术和专用装备开发，降低制造成本，提高产品的可靠性、稳定性及一致性。/pp　　1.在掌握中高端传感器及智能化仪器仪表关键核心技术的基础上，研究传感器及智能化仪器仪表设计、制造、仿真和验证技术，开发工艺技术、专用制造装备、专用测试校验设备，并实现规模化生产制造，形成较强的国际竞争力。/pp　　2.针对工业过程测控、工厂自动化、物流、环境监测、产品质量检验、汽车电子、智能电网、重大设施健康监测、物联网和节能减排等应用领域和国际市场，选择量大面广的传感器和智能化仪器仪表，采用可靠性工程方法和各种新技术，通过产品改型设计、完善制造装备和工艺等方式，提升产品的可靠性、稳定性和安全性，推动自主研发产品在国家重大工程中的应用，提高市场占有率。/pp　　3.选择一批具有跨越式发展潜力的技术、产品和服务，采用引进人才和自主研发相结合的方式，研制开发新一代的集约化传感器及智能化仪器仪表、现代制造服务项目，培育新的产业增长点。/pp　　(三)产业和企业转型升级工程/pp　　重点支持企业开展以信息化和工业化深度融合为核心的技术改造，传感器及智能化仪器仪表创新示范园区和基地建设，以及以现代制造服务业为核心的产业模式创新。/pp　　1.鼓励和支持拥有传感器及智能化仪器仪表基础和优势的产业园区，按照产业链发展的要求，形成若干个规模超百亿的创新型传感器及智能化仪器仪表产业集群。/pp　　2.推动投资主体多元化，鼓励和支持企业通过兼并重组、股份制改造上市、技术改造等手段，培育产值超10亿元的行业龙头企业和产值5000万元以上的“小(中)而精、精而专、专而强”的创新型企业。/pp　　3.推动企业发展现代制造服务业，延伸产业链，建设产品全寿命周期的服务体系和服务网络。/pp　　(四)产业化应用工程/pp　　支持有利于促进信息化和工业化深度融合，发展战略性新兴产业，提高生产效率，改造传统工业流程，促进安全生产、节能减排、环境保护、食品安全的行业应用示范，推动在重大装备和工程中的应用。/pp　　1.选择工业过程测控、工厂自动化、环境监测、汽车电子、智能电网、重大设施健康监测、文物保护等典型行业，开展应用示范，构建以自主产品为核心的解决方案。/pp　　2.按照“机电仪一体化”的思路，在轨道交通、工程机械、海洋工程、智能装备等高端装备制造业，开展应用示范，提高高端装备的智能化、自动化、国产化水平。/pp　　3.面向物联网技术和产业发展瓶颈，进一步加快与物联网发展相关的传感器及智能化仪器仪表核心关键技术研发及产业化。在智慧城市、智能交通、食品药品信息追溯、社会公共医疗服务等领域开展应用示范。/ppstrong　　四、保障措施/strong/pp　　(一)坚持顶层设计与产业规划相结合，成立跨部门的产业发展领导小组、专家委员会、行动计划办公室及管理支撑体系，形成政府主导，市场驱动的长效工作机制。/pp　　(二)组织实施四大工程，结合传感器及智能化仪器仪表产业特点，在项目管理、过程监督、成果考核等方面探索新的管理模式和工作机制，制定相应的管理办法。/pp　　(三)通过国家科技重大专项等国家科技专项(计划、基金)和重大工程，进一步加大对传感器和智能化仪器仪表技术发展的支持力度。以国家重大工程的总体解决方案为核心，发挥国家科技计划在前瞻性、前沿性和战略性的引领作用，发挥标准化对技术进步和产业发展的支撑作用，在国家相关专项中统筹安排传感器和智能化仪器仪表重点项目。/pp　　(四)充分利用产业园区的产业集聚优势，发挥地方发展仪器仪表产业的积极性，结合国家新型工业化产业示范基地创建工作，鼓励和支持拥有传感器、仪器仪表基础和优势的园区，按照产业链发展的要求，形成创新型产业集群，加速科技成果的转移转化。/pp　　(五)落实《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(国发〔2011〕4号)和《关于印发 高新技术企业认定管理办法 的通知》(国科发火〔2008〕172号)，对符合相关政策条件经认定的传感器及智能化仪器仪表企业，可按规定享受有关税收优惠政策。!--高新技术企业认定管理办法--!--高新技术企业认定管理办法--!--高新技术企业认定管理办法--!--高新技术企业认定管理办法--/pp　　(六)鼓励和支持重点工程用户与仪器仪表企业联合攻关，共同开发，探索政府引导与“制造商+用户”相结合的市场化运作模式，推广使用具有自主知识产权的传感器及智能化仪器仪表。/pp　　(七)通过国家“千人计划”、“百、千、万人才工程”，加快对传感器及智能化仪器仪表领军人才、复合型人才的引进和培养。重视发挥企业工程技术人员，特别是特殊工种技工与技师的作用。/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "br//span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　相关术语：/span/pp　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "1.传感器/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。通常由直接响应被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件及相应的电子线路组成。/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　2.仪器仪表/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　是根据各种科学(如物理、化学、生物)原理对被研究对象(被测量或被控量)进行检测、显示、观察、控制的器具或装置的总称。/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　3.智能化仪器仪表/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　仪器仪表应用微处理器技术、计算机技术等使产品具有某些人工智能，对外界因素的变化能做出正确的判断或相应的反应。/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　4.人工智能/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。/span/p

输电线路动态增容技术在智能电网中的应用1. 前言 向可持续和环境友好型能源供应过渡对社会和工业都是一个挑战，而电网正成为一个瓶颈。同时，随着社会经济持续快速增长，用电负荷增长迅速，而输电线路的输送容量受到热稳定限额的制约，远不能满足实际需求。然而，扩建电网既费时又费钱。但实际上，已经有可能通过依赖天气的架空线路运行来提高现有容量的利用率，简而言之：输电线路动态增容（DLR— Dynamic Line Rating）。 输电线路动态增容技术是在保证系统稳定、设备安全的前提下，通过对线路的运行状况和外界环境进行实时监测和分析，实时计算出满足热稳定限额的最大输送容量，并根据计算结果进行实时调整输送容量，充分利用线路客观存在的隐性容量，提高输电线路的输送能力，同时减少输电设备的投资。动态增容技术在不突破现行技术规程规定的条件下，可保证系统稳定和设备安全运行，因此有很强的实用性，对满足社会经济快速增长有着积极的作用。2. 影响输送容量的因素 输送容量由载流量决定。载流量是在规定条件下，导体能够连续承载而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。导线温度的变化受发热功率和散热功率决定，发热功率包括：太阳光照射吸热、电流作用热、磁滞损耗等，散热功率主要包括有空气流动引起的热量流失、导线自身向外界辐射的热量等。综上，导线实际输送容量或载流量主要与 2 个因素有关：Ø 自然因素o 风速风向、温湿度、太阳总辐射，导线温度等Ø 导线的物理性能。o 导线的吸收系数、辐射系数、最大允许温度、导线直径、阻抗等 图1 影响线路载流量的环境因素 导线的物理性能不在本文的讨论范畴。导线随着温度的升高而膨胀，线路下垂，产生弧垂现象，垂度同时受到线路的电流负荷和线路周围的小气候的影响。为了更好地监控弧垂和净距控制，需要对线路周围的小气候进行智能可靠的监测，监测因素包括：大气温度、光辐射、风速等。下面展示了几个要素对输送容量的影响程度：Ø 大气温度F 2 ℃的波动 – 约±2% 容量F 10 ℃的下降 – 约+11% 容量Ø 光辐射F 云遮挡 – 比较小F 日食 – +18% 容量Ø 风速提高1m/sF 45゜ – 约 18% 容量F 90゜ – 约 23% 容量 图2风速对等电流线路温升的影响 图3风对线路的影响 从图2可以看出，风速越大，线路的温升越小；反之，风速越小，温升越大。图3直观的展示了受风影响的一段线路，温度较低，线会更加紧绷；相反，在无风或弱风状态下的线路，温度更高，线会变得更松弛，弧垂越严重。3. 输电线路动态增容的概念 在有利的天气条件下，导体能承受高达约150%的电流负荷增加或更高。为了保证极端条件下的安全运行，德国电网运营商根据所谓的标准仲夏天气条件计算了很长一段时间，即：在静态环境下，温度35°C（95°F），风速0.6米/秒的弱风和900瓦/平方米的强太阳辐射。在中欧地区，这种情况在一年中的只有几天而已。因此，在所有其他时间里，线路可以承受更大的电流负荷。输电线路动态增容的目标是使用这些以前未使用的容量，在不突破现行技术规程规定的条件下或不超过静态容量前提下，来提高传输容量，充分利用传输线路。 图3 输电线路动态增容的示意图 从图3很清晰地看出，一个比较长的时间段里（如：1年）， 可以利用的未使用的容量是非常巨大的。在使用过程中需要注意以下几点：一、实时地确定可以利用的真实动态容量；二、提高系统的可靠性；三、优化电网的时效。4. 动态增容监测系统的系统结构 输电线路动态增容实时在线监测系统，就是利用传感器采集这些自然因素，结合导线的物理性能 计算出导线的实时载流量，分析并计算出输电线路的隐性容量。动态增容在线监测系统，共包括 3部 分：采集终端、动态增容主站和数据存储服务器。其中，采集终端包括：机箱、供电、数采、传输模块、各类传感器和摄像头。 5. 气象要素监测解决方案 导体温度直接接触测量固然是一种方案，但是受外界强电磁干扰等因素，测量难度大。外界环境因素测量是对导体温度直接测量的补充，同时，优化动态容量实时调整提供数据支撑。OTT Hydromet公司是一家专业的气象水文系统解决方案服务商，以下产品可以很好的服务于电网动态增容系统里。Ø 气象传感器Lufft WS501，集成度高，用于测量温度、湿度、气压、太阳辐射、风速和风向Ø 安装在桅杆上，尽可能精确地测量导线上的主要条件；Ø 用于可靠数据收集和存储的Sutron XLink 500数据记录器； Ø 电源和通信由专门设计的OTT 机柜提供，由太阳能电池板供电；