1. 背景與意義

電力電纜在長(zhǎng)期運(yùn)行中因絕緣老化、機(jī)械損傷或安裝缺陷易引發(fā)局部放電(PD)，若不及時(shí)監(jiān)測(cè)，可能發(fā)展為擊穿故障，導(dǎo)致停電事故。高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(HF-PDMS)通過(guò)實(shí)時(shí)采集、分析電纜放電信號(hào)，評(píng)估絕緣狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)故障早期預(yù)警，提升電網(wǎng)可靠性。

2. 系統(tǒng)組成

2.1 硬件部分

高頻傳感器(HFCT/UHF)：

HFCT(高頻電流互感器)：耦合電纜接地線中的高頻PD信號(hào)(頻段3-30MHz)。

UHF傳感器(超高頻)：檢測(cè)300MHz-3GHz頻段信號(hào)，適用于電纜接頭/終端的空間電磁波監(jiān)測(cè)。

數(shù)據(jù)采集單元(DAQ)：

采樣率≥100MS/s，分辨率≥12bit，支持多通道同步采集。

內(nèi)置抗干擾模塊(如數(shù)字濾波、工頻同步)。

邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)：

就地完成信號(hào)預(yù)處理(降噪、特征提取)，減少數(shù)據(jù)傳輸量。

通信網(wǎng)絡(luò)：

工業(yè)以太網(wǎng)/4G/光纖傳輸數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心。

2.2 軟件功能

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：動(dòng)態(tài)顯示放電幅值、相位、頻次等參數(shù)。

故障診斷：基于PRPD(相位分辨局放圖譜)模式識(shí)別放電類型(電暈、懸浮放電等)。

預(yù)警機(jī)制：設(shè)置閾值(如放電量>10pC)觸發(fā)多級(jí)報(bào)警(短信/平臺(tái)彈窗)。

數(shù)據(jù)管理：歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、趨勢(shì)分析及報(bào)表生成。

電纜高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案

3. 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 抗干擾技術(shù)

硬件濾波：帶通濾波器抑制工頻和諧波干擾。

軟件算法：小波變換(WT)分離噪聲與有效PD信號(hào)。

3.2 放電定位

時(shí)差法(TDOA)：多傳感器捕捉信號(hào)到達(dá)時(shí)間差，定位誤差≤1m。

3.3 智能診斷

AI模型：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)自動(dòng)分類放電模式，準(zhǔn)確率>90%。

4. 實(shí)施方案

4.1 安裝部署

傳感器布置：

電纜接頭/終端安裝UHF傳感器;

接地線處串聯(lián)HFCT。

系統(tǒng)組網(wǎng)：變電站內(nèi)采用光纖環(huán)網(wǎng)，遠(yuǎn)程站點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳輸。

4.2 測(cè)試驗(yàn)證

離線校準(zhǔn)：注入標(biāo)準(zhǔn)PD信號(hào)(如方波脈沖)驗(yàn)證系統(tǒng)靈敏度。

在線比對(duì)：與脈沖電流法(IEC 60270)結(jié)果交叉驗(yàn)證。

5. 應(yīng)用案例

某市220kV地下電纜隧道部署本系統(tǒng)后：

成功預(yù)警3起接頭絕緣劣化故障，避免非計(jì)劃停電;

運(yùn)維成本降低30%(減少人工巡檢頻次)。

6. 優(yōu)勢(shì)總結(jié)

高靈敏度：檢測(cè)下限≤5pC。

多維度分析：時(shí)域、頻域、相位多維數(shù)據(jù)融合。

擴(kuò)展性：支持與SCADA、EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互。

本方案通過(guò)高頻局放在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)電纜狀態(tài)“可測(cè)、可控、可預(yù)警”，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。