1. 引言

隨著電力設(shè)備電壓等級不斷提高，局部放電(PD)監(jiān)測已成為變電站狀態(tài)檢修的重要手段。傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)存在傳感器布置不合理、信號干擾嚴(yán)重、數(shù)據(jù)利用率低等問題。本文提出一套完整的傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方案，通過多維度優(yōu)化提升監(jiān)測系統(tǒng)性能。

2. 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本方案采用”感知層-傳輸層-分析層”三層架構(gòu)：

感知層：多類型傳感器陣列

傳輸層：工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)

分析層：邊緣計算+云端分析

系統(tǒng)支持IEC 61850通信協(xié)議，滿足智能變電站標(biāo)準(zhǔn)化要求。

3. 傳感器優(yōu)化配置方案

3.1 傳感器選型策略

根據(jù)設(shè)備類型選擇最優(yōu)傳感器組合：

設(shè)備類型 推薦傳感器 安裝要點

GIS設(shè)備 UHF傳感器(300MHz-1.5GHz) 盆式絕緣子處

變壓器 超聲+高頻電流 油箱壁均勻分布

開關(guān)柜 TEV+超聲波 前后柜門各1組

電纜終端 超高頻+紅外 終端接頭處

3.2 空間布置優(yōu)化

采用”三步法”確定最佳布點：

電磁場仿真：使用ANSYS HFSS計算PD信號傳播特性

靈敏度測試：現(xiàn)場注入信號驗證監(jiān)測范圍

經(jīng)濟性評估：在覆蓋率和成本間取得平衡

典型布置密度：

GIS設(shè)備：每間隔2-3個傳感器

主變：每相4-6個測點

開關(guān)柜：每柜2個測點

變電站局放監(jiān)測系統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方案

4. 抗干擾設(shè)計

4.1 硬件抗干擾措施

采用屏蔽效能≥60dB的同軸電纜

傳感器外殼接地電阻<0.5Ω

安裝防雷保護裝置

4.2 軟件抗干擾算法

小波變換去噪

脈沖波形識別

多傳感器數(shù)據(jù)融合

5. 網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化

關(guān)鍵參數(shù)

采樣率：UHF≥1GS/s，超聲≥10MS/s

傳輸延遲：<100ms

數(shù)據(jù)完整率：>99.9%

6. 實施效果評估

在某500kV變電站的應(yīng)用表明：

監(jiān)測覆蓋率從70%提升至95%

誤報率降低40%

平均定位精度達±0.5m

7. 經(jīng)濟性分析

項目投資約150萬元，預(yù)計通過以下途徑收回成本：

減少計劃停電次數(shù)(年節(jié)約80萬元)

延長設(shè)備壽命(年效益50萬元)

降低故障損失(年避免損失120萬元)

投資回收期約2年。

8. 結(jié)論與展望

本方案通過傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，顯著提升了局放監(jiān)測系統(tǒng)性能。下一步將研究：

人工智能輔助布點算法

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

數(shù)字孿生技術(shù)集成

本方案已成功應(yīng)用于5個智能變電站，取得良好效果，為變電站狀態(tài)檢修提供了可靠的技術(shù)支撐。