在智能電網建設持續推進的背景下，GIS/SF6 絕緣設備憑借高可靠性與緊湊化設計，成為電力系統的核心樞紐。然而，設備內部因絕緣缺陷、導體連接松動等問題引發的局部放電(局放)，正威脅著電網的穩定運行。基于超聲技術的局放監測與故障預警方案，通過構建 “感知 – 分析 – 預警 – 處置” 全鏈條體系，為設備運維提供科學、高效的技術支撐。?

一、超聲局放監測技術原理?

GIS/SF6 絕緣設備局部放電產生的本質，是電場集中導致氣體或固體絕緣介質瞬間電離。這一過程不僅釋放電磁能量，更伴隨劇烈的分子碰撞，產生頻率范圍在 20kHz – 200kHz 的超聲波。超聲傳感器采用壓電陶瓷材料，通過逆壓電效應將機械振動轉化為電信號。其工作原理在于，當超聲波作用于傳感器表面時，壓電陶瓷產生形變，表面電荷隨之變化，經信號調理電路放大、濾波后，形成可被系統識別的模擬信號。為提升信號采集精度，方案采用寬頻帶傳感器，并通過優化傳感器安裝工藝(如使用耦合劑消除空氣間隙)，確保機械波的高效傳遞。?

GIS/SF6 絕緣設備超聲局放監測與故障預警方案

二、多維度故障預警體系?

故障預警依托三層分析架構實現精準預判。數據采集層通過分布式傳感器陣列，對設備關鍵部位(如絕緣子、母線連接點)進行 24 小時不間斷監測，采集頻率達 1000 次 / 秒;特征提取層運用短時傅里葉變換(STFT)與小波包分解技術，將原始信號轉換為時頻圖譜，分離出局放信號的時域脈沖特征與頻域能量分布;決策分析層引入深度學習算法，構建基于卷積神經網絡(CNN)的故障分類模型。該模型通過對 10 萬組歷史數據的訓練，可自動識別懸浮電位放電、絕緣子沿面放電等 7 種典型故障類型，識別準確率達 95% 以上。當監測信號超過三級閾值時，系統將結合故障發展趨勢，生成包含風險等級、故障位置及處置建議的可視化報告。?

三、方案技術優勢與應用實踐?

方案的非侵入式特性顯著降低運維成本。與傳統停電檢測相比，在線監測可減少 80% 的設備停運時間，避免因停電造成的經濟損失。在某省級電網試點項目中，該方案成功預警 3 起 GIS 設備內部螺栓松動故障，提前干預后，單臺設備維修成本降低約 60%。此外，系統支持多設備數據關聯分析，通過構建設備健康度評估模型，可預測設備剩余使用壽命。某 500kV 變電站應用該功能后，設備計劃檢修準確率提升 40%，有效避免過度維修與維修不足問題。?

四、未來優化方向?

隨著物聯網與邊緣計算技術的發展，方案將進一步向智能化升級。通過部署邊緣計算節點，實現數據的本地預處理與異常快速響應;結合數字孿生技術，構建虛擬設備模型，實時模擬故障發展過程，為運維決策提供更直觀的支持。同時，加強對 SF6 氣體分解產物與超聲信號的聯合分析，提升故障診斷的全面性與準確性。?

GIS/SF6 絕緣設備超聲局放監測與故障預警方案以創新技術為核心，構建了一套智能化、高可靠的設備運維體系，對保障電網安全穩定運行、推動電力行業智能化轉型具有重要意義。