一、系統(tǒng)定位與目標(biāo)

針對電力設(shè)備絕緣狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)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(gòu)建具備高靈敏度、強(qiáng)抗干擾能力、智能診斷功能的局部放電(PD)在線監(jiān)測系統(tǒng)。目標(biāo)實(shí)現(xiàn)對電纜終端、GIS、變壓器等關(guān)鍵設(shè)備中≥5pC放電量的精準(zhǔn)捕捉與隱患預(yù)警，支撐設(shè)備狀態(tài)檢修與電網(wǎng)安全運(yùn)行。

二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

三層模塊化架構(gòu)：

感知層

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

部署方式：卡扣式安裝于設(shè)備接地線，支持帶電安裝，防護(hù)等級IP68。

輔助單元：內(nèi)置溫度/環(huán)境噪聲傳感器，實(shí)現(xiàn)多源干擾補(bǔ)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(jì)算：嵌入式FPGA實(shí)時(shí)處理信號，提取PRPD圖譜、放電相位等特征。

多模通信：工業(yè)以太網(wǎng)+4G/5G雙通道冗余傳輸，支持IEC 61850協(xié)議。

平臺診斷層

AI分析引擎：基于深度學(xué)習(xí)的放電模式識別(CNN+GRU網(wǎng)絡(luò))，自動(dòng)分類電暈、懸浮放電等7類缺陷。

預(yù)警機(jī)制：四級報(bào)警策略(正常-注意-警告-危急)，關(guān)聯(lián)設(shè)備負(fù)載與環(huán)境參數(shù)。

可視化平臺：GIS地圖定位設(shè)備狀態(tài)，自動(dòng)生成診斷報(bào)告與檢修建議。

高頻電流互感器（HFCT）局部放電精準(zhǔn)感知系統(tǒng)方案

三、關(guān)鍵技術(shù)突破

抗干擾技術(shù)

時(shí)空聯(lián)合濾波：硬件帶阻濾波(避開工頻諧波)+軟件小波降噪(自適應(yīng)閾值)

脈沖方向識別：雙HFCT比對法區(qū)分設(shè)備內(nèi)部/外部放電

精準(zhǔn)診斷技術(shù)

多特征融合：聯(lián)合q-φ-t-N圖譜、放電頻次、上升時(shí)間等12維特征

知識圖譜應(yīng)用：融合歷史缺陷庫、設(shè)備臺賬、運(yùn)維記錄輔助決策

低功耗設(shè)計(jì)

磁耦喚醒技術(shù)：常態(tài)待機(jī)功耗<0.1W，脈沖觸發(fā)瞬時(shí)啟動(dòng)

太陽能自供電：適用于無源站點(diǎn)

四、實(shí)施效益

安全提升：提前3-6個(gè)月預(yù)警絕緣劣化，避免非計(jì)劃停電事故

運(yùn)維優(yōu)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(shè)備絕緣健康指數(shù)(IHI)，延長資產(chǎn)使用壽命15%以上

五、部署流程

現(xiàn)場評估：電磁環(huán)境掃描 → 最佳安裝點(diǎn)選擇

快速部署：2小時(shí)/套設(shè)備安裝調(diào)試 → 免拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：背景噪聲基線測試 → 模擬放電信號校準(zhǔn)

持續(xù)迭代：每季度算法模型在線更新，適應(yīng)新型設(shè)備

方案優(yōu)勢：通過“端-邊-云”協(xié)同架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從信號采集到?jīng)Q策輸出的全鏈路精準(zhǔn)感知，滿足GB/T 7354、IEC 60270標(biāo)準(zhǔn)要求，為智能變電站、新能源場站等場景提供高可靠狀態(tài)感知解決方案。