1. 方案背景

電力電纜作為輸配電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)的可靠性和安全性。局部放電(Partial Discharge, PD)是電纜絕緣劣化的早期征兆，若不及時(shí)監(jiān)測和處理，可能導(dǎo)致絕緣擊穿甚至重大故障。傳統(tǒng)離線檢測方式效率低、實(shí)時(shí)性差，而高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警，有效提升電網(wǎng)運(yùn)維水平。

2. 系統(tǒng)概述

本方案采用高頻電流互感器(HFCT)和超高頻(UHF)傳感器相結(jié)合的方式，結(jié)合智能分析算法，構(gòu)建一套高靈敏度、抗干擾能力強(qiáng)的電纜高頻局放在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集局放信號(hào)，并通過大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警與定位，適用于高壓電纜、變電站、新能源場站、地鐵供電系統(tǒng)等場景。

3. 系統(tǒng)組成

3.1 監(jiān)測層

HFCT傳感器：耦合電纜接地線中的高頻局放信號(hào)(頻段3-30MHz)，適用于中高壓電纜監(jiān)測。

UHF傳感器：檢測300MHz-3GHz頻段的電磁波信號(hào)，適用于GIS終端或電纜接頭監(jiān)測。

暫態(tài)地電壓(TEV)傳感器：輔助檢測電纜表面局放信號(hào)，提高監(jiān)測可靠性。

3.2 數(shù)據(jù)采集與傳輸層

數(shù)據(jù)采集單元(DAQ)：采用高采樣率(≥100MS/s)AD轉(zhuǎn)換，確保信號(hào)完整性。

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)：本地預(yù)處理數(shù)據(jù)，降低云端計(jì)算負(fù)載，支持4G/5G/WiFi/光纖通信。

電纜高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案

3.3 數(shù)據(jù)分析與診斷層

智能算法分析：

模式識(shí)別：基于深度學(xué)習(xí)的局放類型分類(如電暈放電、內(nèi)部放電)。

趨勢(shì)預(yù)測：結(jié)合歷史數(shù)據(jù)預(yù)測絕緣劣化趨勢(shì)。

噪聲抑制：采用小波變換、自適應(yīng)濾波技術(shù)提升信噪比。

云平臺(tái)管理：提供可視化監(jiān)測界面，支持PC/移動(dòng)端遠(yuǎn)程訪問。

3.4 預(yù)警與運(yùn)維層

多級(jí)報(bào)警機(jī)制：根據(jù)局放強(qiáng)度設(shè)定閾值(如輕微、中度、嚴(yán)重報(bào)警)。

自動(dòng)生成報(bào)告：輸出局放活動(dòng)統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及維護(hù)建議。

4. 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

高靈敏度：HFCT+UHF雙模式檢測，局放信號(hào)檢出率≥95%。

抗干擾能力強(qiáng)：采用數(shù)字濾波和AI降噪技術(shù)，適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境。

實(shí)時(shí)性強(qiáng)：數(shù)據(jù)采集與分析延遲<1s，支持快速響應(yīng)。

可擴(kuò)展性：模塊化設(shè)計(jì)，支持多監(jiān)測點(diǎn)組網(wǎng)，兼容現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)。

5. 應(yīng)用場景

高壓電纜隧道：實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜接頭、終端局放情況。

新能源電站：光伏/風(fēng)電場集電線路電纜狀態(tài)監(jiān)測。

城市配電網(wǎng)：地下電纜環(huán)網(wǎng)柜、開關(guān)柜局放檢測。

軌道交通：地鐵供電電纜絕緣狀態(tài)在線評(píng)估。

6. 實(shí)施步驟

現(xiàn)場勘察：確定監(jiān)測點(diǎn)(如電纜接頭、接地箱等)。

設(shè)備安裝：部署HFCT/UHF傳感器及數(shù)據(jù)采集單元。

系統(tǒng)調(diào)試：校準(zhǔn)傳感器靈敏度，優(yōu)化算法參數(shù)。

試運(yùn)行與驗(yàn)收：連續(xù)監(jiān)測1-3個(gè)月，驗(yàn)證系統(tǒng)穩(wěn)定性。

運(yùn)維培訓(xùn)：提供操作手冊(cè)及故障處理指南。

7. 預(yù)期效益

降低故障率：提前發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，減少非計(jì)劃停電。

延長電纜壽命：通過早期干預(yù)延緩絕緣老化。

智能運(yùn)維轉(zhuǎn)型：從“定期檢修”升級(jí)為“狀態(tài)檢修”，降低運(yùn)維成本。

8. 結(jié)論

本方案通過高頻局放在線監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電纜絕緣狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知與智能診斷，為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供可靠保障。未來可結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化預(yù)測性維護(hù)能力。