1. 方案背景

局部放電(Partial Discharge, PD)是高壓電氣設(shè)備絕緣劣化的早期征兆，若不及時(shí)監(jiān)測，可能導(dǎo)致設(shè)備擊穿甚至重大事故。超聲波局放監(jiān)測技術(shù)因其抗電磁干擾能力強(qiáng)、定位精度高、可帶電檢測等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于變電站、GIS(氣體絕緣開關(guān)設(shè)備)、GIL(氣體絕緣輸電線路)等關(guān)鍵設(shè)備的絕緣狀態(tài)監(jiān)測。本方案旨在通過超聲波局放監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)估與故障預(yù)警，提升電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

2. 系統(tǒng)組成與工作原理

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

傳感器層：高頻超聲波傳感器(20kHz~200kHz)，布置于GIS/GIL殼體或變壓器、開關(guān)柜關(guān)鍵部位。

數(shù)據(jù)采集層：高靈敏度信號(hào)調(diào)理模塊，支持脈沖電流(TEV)、超高頻(UHF)多模態(tài)數(shù)據(jù)融合。

分析層：基于AI的局放模式識(shí)別(如PRPD圖譜分析)，區(qū)分電暈、沿面放電等典型缺陷。

監(jiān)控層：云端/本地平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示局放幅值、相位、頻次，并觸發(fā)分級(jí)報(bào)警(預(yù)警/告警/緊急)。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

高靈敏度：可檢測≥1pC的微弱放電信號(hào)。

抗干擾設(shè)計(jì)：采用數(shù)字濾波(FFT)和時(shí)差定位(TDOA)技術(shù)，抑制環(huán)境噪聲。

非侵入式：無需停電安裝，適用于在線監(jiān)測。

超聲波局放監(jiān)測系統(tǒng)在變電站/GIS/GIL中的綜合應(yīng)用方案

3. 典型應(yīng)用場景

3.1 GIS設(shè)備監(jiān)測

監(jiān)測點(diǎn)：GIS盆式絕緣子、隔離開關(guān)觸頭等易放電部位。

案例：某500kV變電站通過超聲波監(jiān)測發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部金屬顆粒放電，避免了一次母線短路事故。

3.2 GIL輸電線路監(jiān)測

挑戰(zhàn)：GIL結(jié)構(gòu)長、局放信號(hào)衰減快。

方案：沿管線每20m布置傳感器，采用分布式監(jiān)測+光纖同步傳輸技術(shù)。

3.3 開關(guān)柜及變壓器監(jiān)測

開關(guān)柜：檢測電纜接頭、觸頭接觸不良導(dǎo)致的放電。

變壓器：結(jié)合油色譜分析，提高故障診斷準(zhǔn)確率。

4. 實(shí)施步驟

設(shè)備評(píng)估：確定監(jiān)測點(diǎn)(如GIS氣室、GIL法蘭連接處)。

傳感器部署：磁吸式/螺栓固定安裝，確保耦合良好。

系統(tǒng)調(diào)試：背景噪聲測試、閾值設(shè)定(參考IEC 62478)。

數(shù)據(jù)對(duì)接：接入SCADA或智能運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)報(bào)警。

5. 效益分析

安全效益：提前6~12個(gè)月預(yù)警絕緣缺陷，降低非計(jì)劃停電風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)濟(jì)效益：相比傳統(tǒng)定期巡檢，運(yùn)維成本降低40%以上。

智能化升級(jí)：為狀態(tài)檢修(CBM)提供數(shù)據(jù)支撐。

6. 結(jié)論

本方案通過超聲波局放監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了變電站/GIS/GIL設(shè)備的全時(shí)域、高精度絕緣狀態(tài)監(jiān)測，結(jié)合AI診斷與多傳感器融合，可顯著提升電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行可靠性和運(yùn)維效率。未來可擴(kuò)展至數(shù)字孿生和預(yù)測性維護(hù)體系，進(jìn)一步推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)。