一、系統定位與目標

針對電力設備絕緣狀態實時監測需求，本方案基于寬頻帶高頻電流互感器(HFCT) 為核心傳感單元，構建具備高靈敏度、強抗干擾能力、智能診斷功能的局部放電(PD)在線監測系統。目標實現對電纜終端、GIS、變壓器等關鍵設備中≥5pC放電量的精準捕捉與隱患預警，支撐設備狀態檢修與電網安全運行。

二、系統架構設計

三層模塊化架構：

感知層

核心傳感器：高頻HFCT探頭(頻響范圍3-100MHz)，采用高磁導率納米晶磁芯與分布式屏蔽結構，信噪比≥60dB。

部署方式：卡扣式安裝于設備接地線，支持帶電安裝，防護等級IP68。

輔助單元：內置溫度/環境噪聲傳感器，實現多源干擾補償。

采集傳輸層

高速采樣：16位ADC，采樣率≥100MS/s，分辨率0.1mV。

邊緣計算：嵌入式FPGA實時處理信號，提取PRPD圖譜、放電相位等特征。

多模通信：工業以太網+4G/5G雙通道冗余傳輸，支持IEC 61850協議。

平臺診斷層

AI分析引擎：基于深度學習的放電模式識別(CNN+GRU網絡)，自動分類電暈、懸浮放電等7類缺陷。

預警機制：四級報警策略(正常-注意-警告-危急)，關聯設備負載與環境參數。

可視化平臺：GIS地圖定位設備狀態，自動生成診斷報告與檢修建議。

高頻電流互感器（HFCT）局部放電精準感知系統方案

三、關鍵技術突破

抗干擾技術

時空聯合濾波：硬件帶阻濾波(避開工頻諧波)+軟件小波降噪(自適應閾值)

脈沖方向識別：雙HFCT比對法區分設備內部/外部放電

精準診斷技術

多特征融合：聯合q-φ-t-N圖譜、放電頻次、上升時間等12維特征

知識圖譜應用：融合歷史缺陷庫、設備臺賬、運維記錄輔助決策

低功耗設計

磁耦喚醒技術：常態待機功耗<0.1W，脈沖觸發瞬時啟動

太陽能自供電：適用于無源站點

四、實施效益

安全提升：提前3-6個月預警絕緣劣化，避免非計劃停電事故

運維優化：減少80%例行帶電檢測工作量，檢修成本下降40%

壽命管理：建立設備絕緣健康指數(IHI)，延長資產使用壽命15%以上

五、部署流程

現場評估：電磁環境掃描 → 最佳安裝點選擇

快速部署：2小時/套設備安裝調試 → 免拆卸結構設計

系統聯調：背景噪聲基線測試 → 模擬放電信號校準

持續迭代：每季度算法模型在線更新，適應新型設備

方案優勢：通過“端-邊-云”協同架構，實現從信號采集到決策輸出的全鏈路精準感知，滿足GB/T 7354、IEC 60270標準要求，為智能變電站、新能源場站等場景提供高可靠狀態感知解決方案。