1. 背景與意義

電力電纜在長期運行中因絕緣老化、機械損傷或安裝缺陷易引發(fā)局部放電(PD)，若不及時監(jiān)測，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)測系統(tǒng)(HF-PDMS)通過實時采集、分析電纜放電信號，評估絕緣狀態(tài)，實現(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(頻段3-30MHz)。

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

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)。

邊緣計算節(jié)點：

就地完成信號預(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

實時監(jiān)測：動態(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)模式識別放電類型(電暈、懸浮放電等)。

預(yù)警機制：設(shè)置閾值(如放電量>10pC)觸發(fā)多級報警(短信/平臺彈窗)。

數(shù)據(jù)管理：歷史數(shù)據(jù)存儲、趨勢分析及報表生成。

電纜高頻局部放電在線監(jiān)測系統(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。

3.2 放電定位

時差法(TDOA)：多傳感器捕捉信號到達時間差，定位誤差≤1m。

3.3 智能診斷

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

4. 實施方案

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)，遠程站點通過無線傳輸。

4.2 測試驗證

離線校準：注入標準PD信號(如方波脈沖)驗證系統(tǒng)靈敏度。

在線比對：與脈沖電流法(IEC 60270)結(jié)果交叉驗證。

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，避免非計劃停電;

運維成本降低30%(減少人工巡檢頻次)。

6. 優(yōu)勢總結(jié)

高靈敏度：檢測下限≤5pC。

多維度分析：時域、頻域、相位多維數(shù)據(jù)融合。

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

本方案通過高頻局放在線監(jiān)測，實現(xiàn)電纜狀態(tài)“可測、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。