1. 背景與意義

電力電纜在長期運行中因絕緣老化、機械損傷或安裝缺陷易引發局部放電(PD)，若不及時監測，可能發展為擊穿故障，導致停電事故。高頻局部放電在線監測系統(HF-PDMS)通過實時采集、分析電纜放電信號，評估絕緣狀態，實現故障早期預警，提升電網可靠性。

2. 系統組成

2.1 硬件部分

高頻傳感器(HFCT/UHF)：

HFCT(高頻電流互感器)：耦合電纜接地線中的高頻PD信號(頻段3-30MHz)。

UHF傳感器(超高頻)：檢測300MHz-3GHz頻段信號，適用于電纜接頭/終端的空間電磁波監測。

數據采集單元(DAQ)：

采樣率≥100MS/s，分辨率≥12bit，支持多通道同步采集。

內置抗干擾模塊(如數字濾波、工頻同步)。

邊緣計算節點：

就地完成信號預處理(降噪、特征提取)，減少數據傳輸量。

通信網絡：

工業以太網/4G/光纖傳輸數據至監控中心。

2.2 軟件功能

實時監測：動態顯示放電幅值、相位、頻次等參數。

故障診斷：基于PRPD(相位分辨局放圖譜)模式識別放電類型(電暈、懸浮放電等)。

預警機制：設置閾值(如放電量>10pC)觸發多級報警(短信/平臺彈窗)。

數據管理：歷史數據存儲、趨勢分析及報表生成。

電纜高頻局部放電在線監測系統技術方案

3. 關鍵技術

3.1 抗干擾技術

硬件濾波：帶通濾波器抑制工頻和諧波干擾。

軟件算法：小波變換(WT)分離噪聲與有效PD信號。

3.2 放電定位

時差法(TDOA)：多傳感器捕捉信號到達時間差，定位誤差≤1m。

3.3 智能診斷

AI模型：卷積神經網絡(CNN)自動分類放電模式，準確率>90%。

4. 實施方案

4.1 安裝部署

傳感器布置：

電纜接頭/終端安裝UHF傳感器;

接地線處串聯HFCT。

系統組網：變電站內采用光纖環網，遠程站點通過無線傳輸。

4.2 測試驗證

離線校準：注入標準PD信號(如方波脈沖)驗證系統靈敏度。

在線比對：與脈沖電流法(IEC 60270)結果交叉驗證。

5. 應用案例

某市220kV地下電纜隧道部署本系統后：

成功預警3起接頭絕緣劣化故障，避免非計劃停電;

運維成本降低30%(減少人工巡檢頻次)。

6. 優勢總結

高靈敏度：檢測下限≤5pC。

多維度分析：時域、頻域、相位多維數據融合。

擴展性：支持與SCADA、EMS系統數據交互。

本方案通過高頻局放在線監測，實現電纜狀態“可測、可控、可預警”，為智能電網建設提供關鍵技術支撐。