作为支撑“西电东送”、“藏电外送”、“远海风电送出”等国家工程的核心装备，交直流GIS/GIL的运行安全至关重要。但GIS/GIL运行中频繁出现的放电故障，都指向了一种诱发放电的潜在“杀手”---微纳粉尘，其高随机性与隐蔽性特征导致传统的放电探测手段难以准确可靠追踪。当前急需突破现有微纳粉尘和微弱放电探测技术瓶颈，以保障新能源电力系统和装备运行安全。

针对GIS/GIL微纳粉尘探测难题，项目组发明了实时追踪粉尘浓度与运动轨迹的光探测平台，实现了“由不可见到可视化示踪”的技术突破。提出了基于散射强度的粒子弥散系数计算新方法，通过优化最优散射接收角，使得检测误差低于5%，灵敏度达0.05 mg/m3，刷新了该类探测的精度记录。进而，系统研究了微纳粉尘在复杂应力场中团聚—吸附—击穿的全过程，成功捕捉并模拟出以往难以观测的放电爆炸现象，揭示了微纳粉尘随机荷电诱发闪络的微观光学特征。该研究不仅实现了微纳粉尘弥散运动的可视化示踪，也为多尺度建模和放电预警提供了科学基础。

图1 GIS/GIL微纳粉尘浓度的光学米散射探测与示踪方法

图2 GIS/GIL绝缘子附近微纳粉尘的弥散放电模拟

该研究得到了国家自然科学基金原创探索项目（52450005）资助，成果发表在本领域国际顶级期刊IEEE TIM与IEEE TDEI上，新能源电力系统全国重点实验室是论文唯一通讯单位。

Reference：[1] X. Li, F. Zhang, Y. Yin, Y. Wang, N. Xue, J. Wang, H. Ren and Q. Li et al., "Optical Mie Scattering Concentration-Dynamics Tracer Joint Detection Method for Micron-Nano Dust in GIS/GIL Systems," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 74, pp. 1-14, 2025, Art no. 9003114, doi: 10.1109/TIM.2025.3553969.

[2] X. Li, F. Zhang, Y. Yin, Y. Wang, J. Wang, H. Ren and Q. Li et al., "Spatial-temporal dynamic characteristics and adsorption explosion discharge mechanism of micro-nano dust in AC/DC GIL tri-post insulator," in IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, doi: 10.1109/TDEI.2025.3557778.

初审：李美琪

复审：张洪

终审：彭跃辉