在特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜生態(tài)中，氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)作為電能傳輸?shù)?“主動脈”，其運行狀態(tài)直接關(guān)系到電網(wǎng)安全。鄂電研發(fā)的 GIL 超聲波局放監(jiān)測系統(tǒng)，通過分布式感知、智能化分析與網(wǎng)絡(luò)化聯(lián)動，構(gòu)建起覆蓋設(shè)備全生命周期的狀態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)，讓高壓設(shè)備從 “被動巡檢” 邁入 “主動預(yù)警” 的智能時代。?

分布式感知節(jié)點構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)末梢。與傳統(tǒng)單點監(jiān)測不同，該系統(tǒng)在每 20 米 GIL 管道上布設(shè)一組超聲波傳感器陣列，每組包含 3 個高頻探頭與 1 個振動傳感器，采樣頻率達 1MHz，可捕捉局放產(chǎn)生的 40kHz-100kHz 特高頻聲波信號。這些傳感器采用磁吸式安裝設(shè)計，無需破壞設(shè)備本體，在 ±80℃的極端環(huán)境下仍保持穩(wěn)定工作。在湖北某特高壓變電站，12 公里 GIL 線路共部署 600 個感知節(jié)點，形成每 0.5 立方米空間 1 個監(jiān)測點的高密度覆蓋，任何局部放電活動都難以遁形 —— 當(dāng)絕緣缺陷引發(fā) 0.1pC 的微弱局放時，系統(tǒng)可在 3 秒內(nèi)完成信號捕捉與定位，精度控制在 ±1 米范圍內(nèi)。?

邊緣計算與云端協(xié)同構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的 “決策中樞”。每個感知節(jié)點配備邊緣計算單元，內(nèi)置 16 位 AD 轉(zhuǎn)換器與局放特征庫，能實時過濾機械振動、電暈干擾等無效信號，將有效數(shù)據(jù)壓縮率提升至 1:20。篩選后的特征值通過 5G 工業(yè)網(wǎng)關(guān)上傳至云端平臺，采用改進型小波分析法提取局放信號的幅值、相位、脈沖數(shù)等 12 項特征參數(shù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)建立趨勢預(yù)測模型。在武漢換流站的應(yīng)用中，系統(tǒng)通過分析連續(xù) 72 小時的局放數(shù)據(jù)，提前 5 天預(yù)測到某相 GIL 的絕緣老化趨勢，為檢修贏得關(guān)鍵窗口期。這種 “邊緣端快速響應(yīng) + 云端深度分析” 的架構(gòu)，既解決了海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸拤毫Γ直ＷC了診斷的精準(zhǔn)性。?

鄂電 GIL 超聲波局放監(jiān)測系統(tǒng)：構(gòu)建電力設(shè)備狀態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)

跨系統(tǒng)聯(lián)動機制拓展了網(wǎng)絡(luò)的感知邊界。該系統(tǒng)并非孤立存在，而是通過 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與變電站綜合自動化系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接。當(dāng)監(jiān)測到局放信號異常時，自動觸發(fā)三級聯(lián)動：初級預(yù)警推送至運維人員手機 APP，同步顯示故障位置的三維模型;中級預(yù)警聯(lián)動 GIS 系統(tǒng)，標(biāo)記周邊設(shè)備的關(guān)聯(lián)影響范圍;高級預(yù)警則直接觸發(fā)斷路器的備用電源自動投入裝置，確保負(fù)荷不間斷供電。在 2023 年夏季用電高峰期間，該系統(tǒng)成功將某 GIL 設(shè)備的故障處理時間從傳統(tǒng)方式的 4 小時縮短至 58 分鐘，減少停電損失約 230 萬元。?

鄂電 GIL 超聲波局放監(jiān)測系統(tǒng)的價值，不僅在于實現(xiàn)了單個設(shè)備的狀態(tài)感知，更在于通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同構(gòu)建了電力系統(tǒng)的 “數(shù)字孿生體”。當(dāng) 600 個感知節(jié)點如同神經(jīng)末梢般持續(xù)傳遞信息，當(dāng)邊緣計算與云端分析如同大腦般精準(zhǔn)決策，特高壓電網(wǎng)便具備了自我感知、自我診斷、自我修復(fù)的智慧能力。這種從 “點監(jiān)測” 到 “網(wǎng)感知” 的跨越，正是電力行業(yè)邁向智能化的關(guān)鍵一步，為構(gòu)建更可靠、更高效、更綠色的現(xiàn)代電力系統(tǒng)奠定了堅實基礎(chǔ)。