鄭州500千伏官渡變電站位于人口密集的鄭東新區(qū)，是國網(wǎng)河南電力廠界環(huán)境噪聲監(jiān)測治理的重要對象。站區(qū)圍墻外安裝著變電站無鉛自供能噪聲監(jiān)測裝置。廠界環(huán)境噪聲聲振信號通過該裝置實時轉(zhuǎn)化成電信號，傳輸?shù)綑z測后臺，供專業(yè)人員分析使用。
變電站無鉛自供能噪聲監(jiān)測裝置研發(fā)人員、河南電科院設(shè)備狀態(tài)評價中心專責介紹，該裝置擁有和市面上同類裝置一樣的性能，還多了無鉛化、微型化、自供能、低成本等優(yōu)點。這得益于來自電力系統(tǒng)與自動化、材料、環(huán)保等多個專業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)人員密切配合、協(xié)同攻關(guān)。他們相繼突破了現(xiàn)有聲振傳感器壓電換能鉛基材料的無鉛化替代、聲振傳感器微機電結(jié)構(gòu)設(shè)計及整體裝置微加工制造等多項技術(shù)難題。
用于制備聲振傳感器模塊的壓電換能材料是研發(fā)噪聲監(jiān)測裝置的關(guān)鍵。20年9月，研發(fā)人員在國內(nèi)范圍內(nèi)數(shù)十座變電站完成了典型電網(wǎng)聲源設(shè)備及廠界環(huán)境噪聲聲振工況等調(diào)研，發(fā)現(xiàn)制備聲振傳感器模塊的壓電換能材料無鉛化技術(shù)在國內(nèi)尚未應用。因此，他們從開展很基礎(chǔ)的對照試驗開始，利用多組分摻雜等方式廣泛開展無鉛壓電換能材料研究，不斷優(yōu)化工藝，于當年12月開發(fā)出可用于聲振傳感器模塊的高性能無鉛壓電換能材料。
“這種材料叫多層壓電陶瓷，不僅無鉛環(huán)保，還可用于482攝氏度高溫環(huán)境，壓電傳感性能優(yōu)越。”他們還同步開發(fā)出無源自供能用壓電納米線，為提高噪聲監(jiān)測裝置監(jiān)測精度、讓裝置不再依賴電源線打下基礎(chǔ)。
有了可靠的材料，研發(fā)人員利用濕法腐蝕等技術(shù)先后開發(fā)出低成本無源壓電自供能單元等部件，進一步優(yōu)化裝置封裝、制備等工藝，研制出具有較高壓電換能效率、能量采集效率的變電站無鉛自供能噪聲監(jiān)測裝置。23年7月底，該項目通過國網(wǎng)科技部驗收。
一、產(chǎn)品簡介（WBYB-2000電力行業(yè)新產(chǎn)品“無線型帶電氧化鋅避雷器測試儀”重量輕方便攜帶）
WBYB-2000氧化鋅避雷器帶電測試儀是用于檢測氧化鋅避雷器電氣性能的專用儀器，該儀器適用于各種電壓等級的氧化鋅避雷器的帶電或停電檢測，從而及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部絕緣受潮及閥片老化等危險缺陷。
儀器操作簡單、使用方便，測量全過程由單片機控制，可測量氧化鋅避雷器的全電流、阻性電流及其諧波、工頻參考電壓及其諧波、有功功率和相位差，大屏幕可顯示電壓和電流的真實波形。儀器運用數(shù)字波形分析技術(shù)，采用諧波分析和數(shù)字濾波等軟件抗干擾方法使測量結(jié)果準確、穩(wěn)定，可準確分析出基波和3～7次諧波的含量，并能克服相間干擾影響，正確測量邊相避雷器的阻性電流。本機配有高速面板式打印機，可充電電池，試驗人員在現(xiàn)場使用十分方便。儀器采用獨特的高速磁隔離數(shù)字傳感器直接采集輸入的電壓、電流信號，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。
二、特點（WBYB-2000電力行業(yè)新產(chǎn)品“無線型帶電氧化鋅避雷器測試儀”重量輕方便攜帶）
1、本機采用大屏幕液晶顯示，全中文菜單操作，使用簡便。
2、高精度采樣、處理電路，先進的付里葉諧波分析技術(shù)，確保數(shù)據(jù)更加可靠。
3、儀器采用獨特的高速磁隔離數(shù)字傳感器直接采集輸入的電壓、電流信號，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。
4、本儀器可以使用電場感應或無線傳輸方法代替PT二次接線。
5、本儀器可以不接PT二次，直接測量阻性電流。
6、本儀器共有六種測試方法，給測試人員提供了非常多的選擇余地。(PT二次法,感應法,無線傳輸法,單電流同步法,pt二次同步法,無線同步法)
7、本儀器可以三相同測，自動補償。使用特別方便
8、儀器配有可充電電池、日歷時鐘、微型打印機，可存儲120組測量數(shù)據(jù)；
三、面板示意圖（WBYB-2000電力行業(yè)新產(chǎn)品“無線型帶電氧化鋅避雷器測試儀”重量輕方便攜帶）
面板說明：
1---參考電壓輸入端；2---天線；3---測量接地端；4---微型打印機；5---電源開關(guān)；6---充電插座；7---串口；8---泄漏電流輸入端；9---液晶顯示器；10—觸摸鍵盤
四、主要技術(shù)參數(shù)（WBYB-2000電力行業(yè)新產(chǎn)品“無線型帶電氧化鋅避雷器測試儀”重量輕方便攜帶）
1、全電流測量范圍：0-10mA有效值
2、準確度：±（讀數(shù)×5%+5uA）
3、阻性電流基波測量準確度（有線不含相間干擾）：±（讀數(shù)×5%+5uA）
4、電流諧波測量準確度：±（讀數(shù)×10%+10uA）
5、電流通道輸入電阻：≤2Ω
6、參考電壓輸入范圍：25V-250V有效值
7、準確度：±（讀數(shù)×5%+0.5V）
8、電壓諧波測量準確度：±（讀數(shù)×10%）
9、參考電壓通道輸入電阻：≥1800kΩ
10、電池連續(xù)工作時間：8小時以上
11、電池充電時間：6小時以上
12、交流充電：180V～270VAC，50Hz±1%，市電或發(fā)電機供電
13、儀器尺寸：32×27.5×14 cm
14、儀器重量：5kg(主機)
變電站無鉛自供能噪聲監(jiān)測裝置包括低成本自供能壓電傳感器、無鉛噪聲監(jiān)測器等模塊。其中，低成本自供能壓電傳感器安裝在變壓器、電抗器等設(shè)備上，將設(shè)備聲振能量轉(zhuǎn)化為電能，為無鉛噪聲監(jiān)測器供電，實現(xiàn)器件的無源自供能服役。
22年10月以來，共有28套變電站無鉛自供能噪聲監(jiān)測裝置在河南500千伏官渡變電站、浙江110千伏湖海塘變電站等多個省份的變電站中安裝應用。經(jīng)測試驗證，噪聲測量精度達到國家1級標準，安裝部署周期較傳統(tǒng)的噪聲監(jiān)測裝置縮短60%以上，自供能、噪聲采集及能量平衡系統(tǒng)等主要模塊現(xiàn)場應用效果良好。
“使用變電站無鉛自供能噪聲監(jiān)測裝置可以釋放開展噪聲普遍測量所占用的人力、物力資源，也打破了國外對相關(guān)裝置的壟斷，實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代。”
按照公司對現(xiàn)有2萬余座變電站每4年開展一輪全網(wǎng)噪聲普遍測量工作測算，如果全部應用變電站無鉛自供能噪聲監(jiān)測裝置替代人工監(jiān)測，每輪測量可節(jié)省總費用12億元左右。
研發(fā)人員將圍繞高性能聲振傳感器模塊無鉛壓電材料批量化制備、構(gòu)建噪聲信息智慧化管理系統(tǒng)等開展深入研究，提高變電站無鉛自供能噪聲監(jiān)測裝置技術(shù)成熟度，爭取在不同海拔、不同電壓等級的變電站、調(diào)相機站、抽水蓄能電站規(guī)模化推廣應用相關(guān)裝置。
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