郑州500千伏官渡变电站位于人口密集的郑东新区，是国网河南电力厂界环境噪声监测治理的重要对象。站区围墙外安装着变电站无铅自供能噪声监测装置。厂界环境噪声声振信号通过该装置实时转化成电信号，传输到检测后台，供专业人员分析使用。
变电站无铅自供能噪声监测装置研发人员、河南电科院设备状态评价中心专责介绍，该装置拥有和市面上同类装置一样的性能，还多了无铅化、微型化、自供能、低成本等优点。这得益于来自电力系统与自动化、材料、环保等多个专业领域的研发人员密切配合、协同攻关。他们相继突破了现有声振传感器压电换能铅基材料的无铅化替代、声振传感器微机电结构设计及整体装置微加工制造等多项技术难题。
用于制备声振传感器模块的压电换能材料是研发噪声监测装置的关键。20年9月，研发人员在国内范围内数十座变电站完成了典型电网声源设备及厂界环境噪声声振工况等调研，发现制备声振传感器模块的压电换能材料无铅化技术在国内尚未应用。因此，他们从开展很基础的对照试验开始，利用多组分掺杂等方式广泛开展无铅压电换能材料研究，不断优化工艺，于当年12月开发出可用于声振传感器模块的高性能无铅压电换能材料。
“这种材料叫多层压电陶瓷，不仅无铅环保，还可用于482摄氏度高温环境，压电传感性能优越。”他们还同步开发出无源自供能用压电纳米线，为提高噪声监测装置监测精度、让装置不再依赖电源线打下基础。
有了可靠的材料，研发人员利用湿法腐蚀等技术先后开发出低成本无源压电自供能单元等部件，进一步优化装置封装、制备等工艺，研制出具有较高压电换能效率、能量采集效率的变电站无铅自供能噪声监测装置。23年7月底，该项目通过国网科技部验收。
一、产品简介（WBYB-2000电力行业新产品“无线型带电氧化锌避雷器测试仪”重量轻方便携带）
WBYB-2000氧化锌避雷器带电测试仪是用于检测氧化锌避雷器电气性能的专用仪器，该仪器适用于各种电压等级的氧化锌避雷器的带电或停电检测，从而及时发现设备内部绝缘受潮及阀片老化等危险缺陷。
仪器操作简单、使用方便，测量全过程由单片机控制，可测量氧化锌避雷器的全电流、阻性电流及其谐波、工频参考电压及其谐波、有功功率和相位差，大屏幕可显示电压和电流的真实波形。仪器运用数字波形分析技术，采用谐波分析和数字滤波等软件抗干扰方法使测量结果准确、稳定，可准确分析出基波和3～7次谐波的含量，并能克服相间干扰影响，正确测量边相避雷器的阻性电流。本机配有高速面板式打印机，可充电电池，试验人员在现场使用十分方便。仪器采用独特的高速磁隔离数字传感器直接采集输入的电压、电流信号，保证了数据的可靠性。
二、特点（WBYB-2000电力行业新产品“无线型带电氧化锌避雷器测试仪”重量轻方便携带）
1、本机采用大屏幕液晶显示，全中文菜单操作，使用简便。
2、高精度采样、处理电路，先进的付里叶谐波分析技术，确保数据更加可靠。
3、仪器采用独特的高速磁隔离数字传感器直接采集输入的电压、电流信号，保证了数据的可靠性。
4、本仪器可以使用电场感应或无线传输方法代替PT二次接线。
5、本仪器可以不接PT二次，直接测量阻性电流。
6、本仪器共有六种测试方法，给测试人员提供了非常多的选择余地。(PT二次法,感应法,无线传输法,单电流同步法,pt二次同步法,无线同步法)
7、本仪器可以三相同测，自动补偿。使用特别方便
8、仪器配有可充电电池、日历时钟、微型打印机，可存储120组测量数据；
三、面板示意图（WBYB-2000电力行业新产品“无线型带电氧化锌避雷器测试仪”重量轻方便携带）
面板说明：
1---参考电压输入端；2---天线；3---测量接地端；4---微型打印机；5---电源开关；6---充电插座；7---串口；8---泄漏电流输入端；9---液晶显示器；10—触摸键盘
四、主要技术参数（WBYB-2000电力行业新产品“无线型带电氧化锌避雷器测试仪”重量轻方便携带）
1、全电流测量范围：0-10mA有效值
2、准确度：±（读数×5%+5uA）
3、阻性电流基波测量准确度（有线不含相间干扰）：±（读数×5%+5uA）
4、电流谐波测量准确度：±（读数×10%+10uA）
5、电流通道输入电阻：≤2Ω
6、参考电压输入范围：25V-250V有效值
7、准确度：±（读数×5%+0.5V）
8、电压谐波测量准确度：±（读数×10%）
9、参考电压通道输入电阻：≥1800kΩ
10、电池连续工作时间：8小时以上
11、电池充电时间：6小时以上
12、交流充电：180V～270VAC，50Hz±1%，市电或发电机供电
13、仪器尺寸：32×27.5×14 cm
14、仪器重量：5kg(主机)
变电站无铅自供能噪声监测装置包括低成本自供能压电传感器、无铅噪声监测器等模块。其中，低成本自供能压电传感器安装在变压器、电抗器等设备上，将设备声振能量转化为电能，为无铅噪声监测器供电，实现器件的无源自供能服役。
22年10月以来，共有28套变电站无铅自供能噪声监测装置在河南500千伏官渡变电站、浙江110千伏湖海塘变电站等多个省份的变电站中安装应用。经测试验证，噪声测量精度达到国家1级标准，安装部署周期较传统的噪声监测装置缩短60%以上，自供能、噪声采集及能量平衡系统等主要模块现场应用效果良好。
“使用变电站无铅自供能噪声监测装置可以释放开展噪声普遍测量所占用的人力、物力资源，也打破了国外对相关装置的垄断，实现了国产化替代。”
按照公司对现有2万余座变电站每4年开展一轮全网噪声普遍测量工作测算，如果全部应用变电站无铅自供能噪声监测装置替代人工监测，每轮测量可节省总费用12亿元左右。
研发人员将围绕高性能声振传感器模块无铅压电材料批量化制备、构建噪声信息智慧化管理系统等开展深入研究，提高变电站无铅自供能噪声监测装置技术成熟度，争取在不同海拔、不同电压等级的变电站、调相机站、抽水蓄能电站规模化推广应用相关装置。
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