电缆高频局部放电在线监测系统技术方案

1. 背景与意义

电力电缆在长期运行中因绝缘老化、机械损伤或安装缺陷易引发局部放电(PD)，若不及时监测，可能发展为击穿故障，导致停电事故。高频局部放电在线监测系统(HF-PDMS)通过实时采集、分析电缆放电信号，评估绝缘状态，实现故障早期预警，提升电网可靠性。

2. 系统组成

2.1 硬件部分

高频传感器(HFCT/UHF)：

HFCT(高频电流互感器)：耦合电缆接地线中的高频PD信号(频段3-30MHz)。

UHF传感器(超高频)：检测300MHz-3GHz频段信号，适用于电缆接头/终端的空间电磁波监测。

数据采集单元(DAQ)：

采样率≥100MS/s，分辨率≥12bit，支持多通道同步采集。

内置抗干扰模块(如数字滤波、工频同步)。

边缘计算节点：

就地完成信号预处理(降噪、特征提取)，减少数据传输量。

通信网络：

工业以太网/4G/光纤传输数据至监控中心。

2.2 软件功能

实时监测：动态显示放电幅值、相位、频次等参数。

故障诊断：基于PRPD(相位分辨局放图谱)模式识别放电类型(电晕、悬浮放电等)。

预警机制：设置阈值(如放电量>10pC)触发多级报警(短信/平台弹窗)。

数据管理：历史数据存储、趋势分析及报表生成。

电缆高频局部放电在线监测系统技术方案

3. 关键技术

3.1 抗干扰技术

硬件滤波：带通滤波器抑制工频和谐波干扰。

软件算法：小波变换(WT)分离噪声与有效PD信号。

3.2 放电定位

时差法(TDOA)：多传感器捕捉信号到达时间差，定位误差≤1m。

3.3 智能诊断

AI模型：卷积神经网络(CNN)自动分类放电模式，准确率>90%。

4. 实施方案

4.1 安装部署

传感器布置：

电缆接头/终端安装UHF传感器;

接地线处串联HFCT。

系统组网：变电站内采用光纤环网，远程站点通过无线传输。

4.2 测试验证

离线校准：注入标准PD信号(如方波脉冲)验证系统灵敏度。

在线比对：与脉冲电流法(IEC 60270)结果交叉验证。

5. 应用案例

某市220kV地下电缆隧道部署本系统后：

成功预警3起接头绝缘劣化故障，避免非计划停电;

运维成本降低30%(减少人工巡检频次)。

6. 优势总结

高灵敏度：检测下限≤5pC。

多维度分析：时域、频域、相位多维数据融合。

扩展性：支持与SCADA、EMS系统数据交互。

本方案通过高频局放在线监测，实现电缆状态“可测、可控、可预警”，为智能电网建设提供关键技术支撑。