文章由山東華科信息技術(shù)有限公司提供

在能源互聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展的背景下，高壓電纜作為電力傳輸?shù)摹按髣?dòng)脈”，其運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)安全。傳統(tǒng)定期檢修模式存在監(jiān)測盲區(qū)，難以捕捉電纜早期絕緣缺陷。電網(wǎng)高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)，通過實(shí)時(shí)感知電纜內(nèi)部微弱放電信號(hào)，為設(shè)備狀態(tài)評(píng)估提供了數(shù)字化解決方案。

技術(shù)原理與核心組件

該系統(tǒng)基于多物理場耦合監(jiān)測技術(shù)，通過高頻電流傳感器（HFCT）、超高頻（UHF）傳感器及超聲波傳感器，同步捕捉局部放電產(chǎn)生的電脈沖、電磁波及機(jī)械振動(dòng)信號(hào)。以HFCT為例，其采用羅氏線圈結(jié)構(gòu)，通過電磁感應(yīng)原理耦合電纜接地線中的脈沖電流，配合100Msps以上采樣率，可精準(zhǔn)還原放電波形特征。

系統(tǒng)架構(gòu)采用分層分布式設(shè)計(jì)，前端傳感器通過光纖或無線方式將數(shù)據(jù)傳輸至邊緣計(jì)算單元，進(jìn)行噪聲過濾與特征提取。以某型光纖組網(wǎng)方案為例，單模光纖傳輸距離可達(dá)20公里，支持200個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)級(jí)聯(lián)，構(gòu)建起覆蓋整條電纜線路的感知網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)測中心軟件運(yùn)用PRPD/PRPS圖譜分析技術(shù)，結(jié)合專家診斷庫，可自動(dòng)區(qū)分電暈放電、沿面放電等缺陷類型。

功能價(jià)值與技術(shù)創(chuàng)新

實(shí)時(shí)狀態(tài)感知

系統(tǒng)可檢測低至5皮庫（pC）的微弱放電信號(hào)，較傳統(tǒng)便攜式檢測儀靈敏度提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)。通過持續(xù)監(jiān)測放電相位、放電量及重復(fù)率等參數(shù)，生成設(shè)備健康指數(shù)（HI），實(shí)現(xiàn)從“定期檢修”向“狀態(tài)檢修”的轉(zhuǎn)變。

故障精準(zhǔn)定位

采用雙端同步采集與時(shí)差定位算法，結(jié)合電纜線路參數(shù)模型，可將故障定位誤差控制在1%范圍內(nèi)。某城市電網(wǎng)應(yīng)用案例顯示，系統(tǒng)成功定位一起110kV電纜中間接頭放電故障，定位時(shí)間較人工巡檢縮短80%。

智能預(yù)警與決策支持

內(nèi)置機(jī)器學(xué)習(xí)模型可自動(dòng)學(xué)習(xí)設(shè)備放電特征，建立個(gè)性化預(yù)警閾值。當(dāng)監(jiān)測到放電趨勢異常時(shí)，系統(tǒng)通過APP、短信及Web平臺(tái)多級(jí)推送告警信息，并生成包含圖譜數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)及處置建議的檢修工單。

技術(shù)演進(jìn)方向

隨著新材料與AI技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測系統(tǒng)正呈現(xiàn)三大趨勢：

多模態(tài)融合感知：結(jié)合紅外熱像、SF6分解物檢測等技術(shù)，構(gòu)建電-熱-化多參數(shù)評(píng)估體系，提升復(fù)雜工況下的故障識(shí)別率。

邊緣智能升級(jí)：在監(jiān)測終端部署輕量化AI模型，實(shí)現(xiàn)本地化特征提取與異常識(shí)別，降低對(duì)中心平臺(tái)的計(jì)算依賴。

數(shù)字孿生應(yīng)用：通過構(gòu)建電纜線路三維模型，實(shí)時(shí)映射設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為絕緣老化分析、負(fù)荷能力評(píng)估提供可視化支撐。

行業(yè)應(yīng)用前景

在新型電力系統(tǒng)建設(shè)驅(qū)動(dòng)下，該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于城市配電網(wǎng)、海上風(fēng)電送出線路及軌道交通供電網(wǎng)絡(luò)。以粵港澳大灣區(qū)為例，某供電局部署的200套監(jiān)測裝置，使電纜故障率同比下降42%，年均減少停電時(shí)戶數(shù)超3000小時(shí)。

電網(wǎng)高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)通過打通“感知-分析-決策”閉環(huán)，正成為智能電網(wǎng)的“神經(jīng)末梢”。隨著技術(shù)成本持續(xù)下降及標(biāo)準(zhǔn)體系完善，其規(guī)?；瘧?yīng)用將推動(dòng)電力設(shè)備運(yùn)維模式向預(yù)測性維護(hù)演進(jìn)，為能源安全提供更堅(jiān)實(shí)的保障。