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總結的一套面向智能電網的 高精準局部放電在線檢測與超聲自動定位系統

一、裝置概述

隨著新型電力系統建設的不斷推進，特高壓輸電、智能變電站、新能源并網及軌道交通供電系統快速發展，高壓電氣設備長期運行過程中所面臨的絕緣老化、局部放電及絕緣缺陷等問題日益受到行業關注。大量工程實踐表明，超過70%的高壓設備絕緣故障均與局部放電的發展密切相關。局部放電作為絕緣劣化的早期特征信號，是評估設備絕緣健康狀態和預測設備壽命的重要依據。因此，建立高靈敏度、高可靠性、高定位精度的局部放電檢測系統，已成為現代智能運維體系的重要組成部分。

局部放電超聲自動定位系統，是南澳電氣和南方電力集團，聯合國內長期從事高壓絕緣檢測、局部放電診斷及電力設備狀態監測研究的專家團隊，結合我國輸變電設備運行特點，歷經多年技術積累自主研發的新一代智能局部放電檢測平臺。

整套系統采用多傳感融合檢測理念，將超聲檢測技術（AE）、超高頻檢測技術（UHF）、高頻電流檢測技術（HFCT）及暫態地電壓檢測技術（TEV）進行深度融合，并結合高速數字采集技術、數字濾波算法、智能模式識別算法及局部放電超聲自動定位技術，實現局部放電信號的實時采集、智能分析、自動定位及狀態評估，為高壓電氣設備提供全生命周期的絕緣狀態監測解決方案。

NARID整套系統排除傳統局放研究的各種“不靠譜”測量，如：不能準確判斷放電原因，無法準確確定放電源位置；或者設備體積龐大，非常不便于使用；或者操作復雜性高......本套系統采用的模塊化設計，由便攜式智能巡檢主機、四通道高速采集模塊、自主研發局部放電分析軟件、高頻電流互感器、超聲波傳感器、超高頻傳感器、TEV傳感器、校準脈沖發生器以及專用低損耗同軸電纜組成，可根據不同檢測對象自由組合檢測方式，滿足現場帶電巡檢、設備狀態評價、科研試驗及實驗室檢測等多種應用需求。

二、局部放電檢測原理

局部放電是絕緣系統內部或表面局部區域發生的不完全擊穿現象，其放電能量雖然不足以貫穿整個絕緣介質，但長期存在會持續破壞絕緣結構，引起電樹枝、水樹枝、局部碳化及介質裂紋擴展，最終導致設備絕緣失效。

局部放電發生時通常伴隨以下多種物理現象：

* 高頻電脈沖信號

* 超高頻電磁輻射

* 超聲波機械振動

* 暫態地電壓變化

* 光輻射及微量氣體釋放

系統充分利用上述物理特征，通過多種傳感器同步采集不同頻段的局部放電信息，利用時間同步分析、幅值比較分析及相位分布分析（PRPD）技術，對放電類型、放電強度及放電位置進行綜合判斷，大幅提高檢測準確率。

三、超聲自動定位技術

傳統局部放電檢測系統，要么只能判斷設備是否存在放電，而無法準確確定放電源位置；要么設備體積龐大，非常不便于使用，操作復雜性也高。我們的局放超聲自動定位系統，專門采用完全自研的超聲自動定位算法，通過多個超聲傳感器同步接收局部放電產生的超聲信號，根據聲波傳播時間差（TDOA）及空間幾何定位算法，自動計算局部放電源的位置，實現放電缺陷的三維定位。

系統綜合應用：

* 時間差定位算法（Time Difference of Arrival）

* 數字波束形成技術（Beamforming）

* 多傳感融合定位算法

* 智能濾波及噪聲抑制技術

* AI輔助缺陷識別算法

能夠有效區分局部放電與環境噪聲，提高復雜現場環境下的定位精度，為設備檢修提供精準依據。

四、系統組成

局部放電超聲自動定位系統主要包括：

* 智能便攜式巡檢測試主機

* 四通道高速同步采集系統

* 自主研發局部放電分析軟件

* 高頻電流互感器（HFCT）

* 超聲波傳感器（AE）

* 超高頻傳感器（UHF）

* TEV暫態地電壓傳感器

* 校準脈沖發生器

* 高性能同軸連接電纜

* 電源管理及數據通訊模塊

各部件采用模塊化設計，能夠根據多樣的現場測量情況，靈活配置局放檢測方案。

五、系統特點

1、多源信息融合檢測

系統支持UHF、AE、HFCT及TEV等多種檢測方式同步工作，已實現局部放電信息交叉驗證，穩步提高了檢測的可靠性。

2、高速同步采集

系統采用四個獨立高速采樣通道，每個通道均支持光輸入及電輸入雙模式，實現局部放電信號的均衡同步采集。

3、超高靈敏度

系統最小檢測靈敏度已輕松達到1pC，可及時發現設備絕緣早期的微弱放電信號，實現隱患超前預警的目標。

4、智能自動定位

結合超聲定位算法，可快速確定局部放電源位置，減少人工排查時間，提高檢修效率。

5、數字智能分析

軟件內置PRPD譜圖分析、PRPS分析、放電趨勢分析、統計分析及自動診斷功能，可生成完整檢測報告。

6、優異抗干擾能力

采用數字濾波、硬件隔離及多級屏蔽設計，有效抑制電磁干擾和現場噪聲，提高測量穩定性。

7、便攜化設計

設備體積小、重量輕，內置大容量鋰電池，可滿足長時間現場巡檢需求。

六、主要技術參數

局部放電超聲定位檢測性能

項目             技術參數

測量通道         四個獨立通道，通道已同步設計

輸入方式         光輸入/電輸入雙模式

A/D采樣精度      ≥12 Bit

采樣速率         60 MHz/通道

最小檢測靈敏度     1 pC

測量范圍         1 pC～100 nC

非線性誤差         ≤±5%

抗電壓沖擊         ≥2500 V

電源參數

項目         技術指標

工作電源     AC220V±10%

電源頻率     50Hz

最大功耗     ＜50W

內置鋰電池     支持連續充電工作

連續續航時間 ＞5小時。

七、執行標準

產品設計、制造及檢測符合以下國際及國家標準：

* IEC 60270《局部放電測量》

* GB/T 7354《局部放電測量》

* IEC 60060《高電壓試驗技術》

* GB/T 16927《高電壓試驗技術》

* DL/T 846《高電壓測試設備通用技術條件》等。

八、經典應用領域

局部放電超聲自動定位系統廣泛應用于：

* 智能變電站

* 國家電網及南方電網

* 鐵路牽引供電系統

* 城市軌道交通

* 特高壓輸電工程

* 風電場及光伏升壓站

* 發電廠

* GIS組合電器

* 電力變壓器

* 高壓開關柜

* 高壓電纜及電纜接頭

* 電流互感器（CT）

* 電壓互感器（PT/CVT）

* 氧化鋅避雷器

* 電力設備制造企業

* 電力試驗研究及高校科研等。