1. 方案背景

局部放電(Partial Discharge, PD)是高壓電氣設備絕緣劣化的早期征兆，若不及時監測，可能導致設備擊穿甚至重大事故。超聲波局放監測技術因其抗電磁干擾能力強、定位精度高、可帶電檢測等優勢，廣泛應用于變電站、GIS(氣體絕緣開關設備)、GIL(氣體絕緣輸電線路)等關鍵設備的絕緣狀態監測。本方案旨在通過超聲波局放監測系統，實現設備狀態的實時評估與故障預警，提升電網運行可靠性。

2. 系統組成與工作原理

2.1 系統架構

傳感器層：高頻超聲波傳感器(20kHz~200kHz)，布置于GIS/GIL殼體或變壓器、開關柜關鍵部位。

數據采集層：高靈敏度信號調理模塊，支持脈沖電流(TEV)、超高頻(UHF)多模態數據融合。

分析層：基于AI的局放模式識別(如PRPD圖譜分析)，區分電暈、沿面放電等典型缺陷。

監控層：云端/本地平臺實時顯示局放幅值、相位、頻次，并觸發分級報警(預警/告警/緊急)。

2.2 技術優勢

高靈敏度：可檢測≥1pC的微弱放電信號。

抗干擾設計：采用數字濾波(FFT)和時差定位(TDOA)技術，抑制環境噪聲。

非侵入式：無需停電安裝，適用于在線監測。

超聲波局放監測系統在變電站/GIS/GIL中的綜合應用方案

3. 典型應用場景

3.1 GIS設備監測

監測點：GIS盆式絕緣子、隔離開關觸頭等易放電部位。

案例：某500kV變電站通過超聲波監測發現GIS內部金屬顆粒放電，避免了一次母線短路事故。

3.2 GIL輸電線路監測

挑戰：GIL結構長、局放信號衰減快。

方案：沿管線每20m布置傳感器，采用分布式監測+光纖同步傳輸技術。

3.3 開關柜及變壓器監測

開關柜：檢測電纜接頭、觸頭接觸不良導致的放電。

變壓器：結合油色譜分析，提高故障診斷準確率。

4. 實施步驟

設備評估：確定監測點(如GIS氣室、GIL法蘭連接處)。

傳感器部署：磁吸式/螺栓固定安裝，確保耦合良好。

系統調試：背景噪聲測試、閾值設定(參考IEC 62478)。

數據對接：接入SCADA或智能運維平臺，實現聯動報警。

5. 效益分析

安全效益：提前6~12個月預警絕緣缺陷，降低非計劃停電風險。

經濟效益：相比傳統定期巡檢，運維成本降低40%以上。

智能化升級：為狀態檢修(CBM)提供數據支撐。

6. 結論

本方案通過超聲波局放監測技術，實現了變電站/GIS/GIL設備的全時域、高精度絕緣狀態監測，結合AI診斷與多傳感器融合，可顯著提升電網設備的運行可靠性和運維效率。未來可擴展至數字孿生和預測性維護體系，進一步推動智能電網建設。