電力變壓器作為電網(wǎng)樞紐設(shè)備，局部放電是絕緣老化的早期預(yù)警信號(hào)。一套可靠的在線局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)捕捉納秒級(jí)放電脈沖，為變壓器故障預(yù)判提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，避免突發(fā)性停電事故造成的千萬級(jí)經(jīng)濟(jì)損失。?

系統(tǒng)架構(gòu)需構(gòu)建 “感知 – 傳輸 – 分析 – 預(yù)警” 的全鏈路體系。前端感知層采用多元傳感器協(xié)同布局：在變壓器油箱壁安裝超高頻(UHF)傳感器，捕捉 300MHz-3GHz 的放電電磁信號(hào)，避開工頻干擾;繞組引線處部署特高頻電流傳感器(HFCT)，監(jiān)測(cè)局放產(chǎn)生的脈沖電流;油箱底部設(shè)置超聲波傳感器，通過聲波信號(hào)交叉驗(yàn)證放電位置。三種傳感器形成空間立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，定位精度可達(dá) ±5cm，解決單一傳感器易受環(huán)境干擾的問題。?

數(shù)據(jù)處理層的核心是抗干擾算法與特征提取技術(shù)。針對(duì)變電站復(fù)雜電磁環(huán)境，系統(tǒng)需具備自適應(yīng)濾波能力，通過小波變換消除斷路器操作產(chǎn)生的寬頻干擾，利用脈沖極性鑒別法剔除外部 corona 放電信號(hào)，使信噪比提升 40dB 以上。局放特征參數(shù)提取模塊需實(shí)時(shí)計(jì)算放電量、重復(fù)率、相位分布等 12 項(xiàng)指標(biāo)，生成 PRPD(相位 resolved partial discharge)圖譜，自動(dòng)識(shí)別絕緣老化、氣泡擊穿、金屬尖端等典型放電類型，識(shí)別準(zhǔn)確率需達(dá)到 95% 以上。某 220kV 變電站的實(shí)踐顯示，該技術(shù)使局放信號(hào)誤報(bào)率降低至每月 0.3 次以下。?

電力變壓器在線局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案

傳輸與分析層需滿足工業(yè)級(jí)可靠性要求。采用光纖傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器與監(jiān)測(cè)主機(jī)的信號(hào)傳輸，抗電磁干擾能力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電纜，傳輸時(shí)延控制在 10ms 以內(nèi)。監(jiān)測(cè)主機(jī)搭載邊緣計(jì)算模塊，可在本地完成實(shí)時(shí)預(yù)警(如放電量突增 20% 時(shí)觸發(fā)告警)，同時(shí)將原始數(shù)據(jù)加密上傳至云端平臺(tái)。云端系統(tǒng)采用深度學(xué)習(xí)模型，通過積累的 5000 + 變壓器局放案例庫，實(shí)現(xiàn)放電趨勢(shì)預(yù)測(cè)，提前 3-6 個(gè)月預(yù)判絕緣劣化程度，為檢修計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支撐。?

部署實(shí)施需兼顧規(guī)范性與適應(yīng)性。傳感器安裝需符合 DL/T 1498-2016《電力變壓器局部放電帶電測(cè)試導(dǎo)則》，UHF 傳感器與油箱的耦合間隙控制在 2mm 以內(nèi)，HFCT 需通過專用卡具固定在接地線上。針對(duì)老舊變壓器，可采用非侵入式安裝方案，避免吊罩作業(yè)影響供電;新建變電站則建議預(yù)埋傳感器接口，實(shí)現(xiàn)與變壓器本體的一體化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)需通過國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院的型式試驗(yàn)，在 – 40℃至 70℃環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，平均無故障時(shí)間(MTBF)不低于 10000 小時(shí)。?

該系統(tǒng)的價(jià)值不僅在于故障監(jiān)測(cè)，更在于推動(dòng)變壓器運(yùn)維模式從 “定期檢修” 向 “狀態(tài)檢修” 轉(zhuǎn)型。通過實(shí)時(shí)掌握絕緣狀態(tài)，可減少不必要的停電檢修，單臺(tái)變壓器每年可節(jié)約運(yùn)維成本 20 萬元以上，同時(shí)提高電網(wǎng)供電可靠性，為新能源并網(wǎng)后的電網(wǎng)穩(wěn)定提供關(guān)鍵保障。