智慧场站光伏风力安全预警系统

一、前言

随着世界各国对环境问题认识的不断深入，以及可再生能源综合利用技术的不断提升，全球风电行业整体呈现出增长趋势。

新增装机容量方面，2009-2024年全球风力发电新增装机容量整体呈波动上升趋势，年复合增长率为7.69%。2024年，全球风力发电新增装机容量达到117GW，创下了近十年来最高纪录。2025年至2030年全球风电新增装机容量的复合年增长率为7.05%，2030年预计新增装机容量将增长至194GW。

2020年我国风电累计并网装机容量达281.53GW，较2019年增长34.03%。2024年我国风电累计并网装机容量达520.68GW，较2023年增长17.98%。2009-2024年间，我国风电累计并网装机容量年复合增长为22.18%。

在碳中和目标实现过程中，新型电力系统的贡献率将达到9 0 % 左右。其中可再生能源发电装备供给能力 不断提高，风电和太阳能发电装备需达到12亿千瓦以上，核电装备需达到7000万千瓦。

二、风电火灾的危险性
隐患大；风电系统复杂，电气、线路、油液、机房等容易发生火灾；
诱因多：机组长期运转产生摩擦过热、电缆过流、设备运行故障、雷击、高温、大风、违规失误操作等均是火灾诱发因素；
蔓延快：一旦发生火灾，由于机舱内浓度充分，通风换气迅速，极易导致火势快速蔓延。

现有检测技术及痛点

痛点1：采用传统断路器、空气开关等保护开关，因接触不良、电气节头温升、电缆温升等前期电气故障现象，均未能识别与保护。

痛点2：测温式电气火灾监控预警装置是通过接触式热传导器件监控配电柜内头处的温度变化， 当接头过多时， 测温式电气故障监控预警装置因保护范围单一，不全面、成本高等缺陷。

痛点3：传统感烟预警装置，应用于已发生事故产生大量浓度烟雾时，发出报警，已发生故障后告警，没有达到预警功能。

痛点4：红外测温预警装置，采用红外热像原理，仅限于采集一定范围，容易受环境温度改变监测精度，成本高、安装固定不方便等缺陷。

痛点5：通过人工不定时对配电系统，各电气开关、保护器、电缆节头等，通过人工或专业仪器巡检。不能停电场所排查隐患不全面，带电作业危险，未能及时发现电气故障隐患、人工成本高。

三、电气安全隐患分析

为什么安装传统保护装置还在发生安全事故呢？

风电机组一旦发生火灾，严重威胁安全生产和人们生命财产安全。传统保护装置烟感、测温传感器、断路器为事后型，电气事故前期较为隐蔽，需要全方位、多感知传器、AI数据分析精准研判，超前期多级预警，才能彻底解决事故前期征兆，避免安全事故发生。

风电易发生火灾部位

具体部位：传输控制电缆、变频柜、塔基控制柜等设施；
火灾原因：控制柜空间狭小、通风不良、电气元件过热老化击穿，电缆过流绝缘降低。

创新点

1. 探测：预警装置通过采样方式获取空气中的微粒子。采样方式可以是主动式或被动式，主动式是通过向空气中吹入空气流来获取气体微粒子，内部通常装有过滤器，以去除空气中的尘埃和其他杂质，保证探测的准确性。

2. 热解：预警装置内部的热解装置将采集到的气体加热到高温，使其发生热解反应，进一步将气体分解成更小的分子或原子。这一步的目的是为了更好地识别和检测气体中的微粒子。

3. 成分分析：预警装置内部的成分分析仪对热解后的气体进行成分分析。通过光谱、气体分析技术手段，确定空气中是否存在可燃性或有毒性气体，以及其浓度。

4.预警与报警：根据成分分析的结果，预警装置判断是否达到预设的预警或报警条件。如果达到预警条件，预警装置会发出声光预警信号，提示可能存在火灾隐患。如果达到报警条件，预警装置会发出火灾报警信号，并联动消防系统进行灭火等应急处置。

综上所述，具有优点是能够早期发现潜在的火灾隐患，并采取相应的预防措施。此外，由于其采用非接触式探测方式，因此不会受到环境温度、湿度、气压等因素的影响，具有较高的稳定性和可靠性。

四、 智慧场站应用

     智慧场站升级，在运新能源场站数字化转型领域实现了全场景覆盖，“少人值守”的智慧运维模式迈入规模化应用新阶段。智慧场站建设坚持以数字化为方向，以国产化技术为核心底座，打造了兼具安全性与智能化的新型运维体系，创新应用的双光谱摄像头，集成了红外热成像与可见光成像双模组，既能通过红外热成像实时监测机舱内电气设备、机械部件的温度变化，捕捉早期过热产生微粒子等火灾隐患，又能借助可见光成像精准识别火源位置与火势范围，填补传统消防探测器在机舱复杂空间的监测盲区，实现从“事后灭火”到“事前预警、事中监控”的消防防控模式升级。同时，巡检云台、智能摄像头等巡检设备的使用，平均每个场站覆盖500多个巡检点位，实现了从人工巡检到机器巡检的模式转变。