電力變壓器作為電網(wǎng)樞紐設(shè)備，局部放電是絕緣老化的早期預(yù)警信號。一套可靠的在線局部放電監(jiān)測系統(tǒng)，能實時捕捉納秒級放電脈沖，為變壓器故障預(yù)判提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，避免突發(fā)性停電事故造成的千萬級經(jīng)濟損失。?

系統(tǒng)架構(gòu)需構(gòu)建 “感知 – 傳輸 – 分析 – 預(yù)警” 的全鏈路體系。前端感知層采用多元傳感器協(xié)同布局：在變壓器油箱壁安裝超高頻(UHF)傳感器，捕捉 300MHz-3GHz 的放電電磁信號，避開工頻干擾;繞組引線處部署特高頻電流傳感器(HFCT)，監(jiān)測局放產(chǎn)生的脈沖電流;油箱底部設(shè)置超聲波傳感器，通過聲波信號交叉驗證放電位置。三種傳感器形成空間立體監(jiān)測網(wǎng)，定位精度可達 ±5cm，解決單一傳感器易受環(huán)境干擾的問題。?

數(shù)據(jù)處理層的核心是抗干擾算法與特征提取技術(shù)。針對變電站復(fù)雜電磁環(huán)境，系統(tǒng)需具備自適應(yīng)濾波能力，通過小波變換消除斷路器操作產(chǎn)生的寬頻干擾，利用脈沖極性鑒別法剔除外部 corona 放電信號，使信噪比提升 40dB 以上。局放特征參數(shù)提取模塊需實時計算放電量、重復(fù)率、相位分布等 12 項指標(biāo)，生成 PRPD(相位 resolved partial discharge)圖譜，自動識別絕緣老化、氣泡擊穿、金屬尖端等典型放電類型，識別準(zhǔn)確率需達到 95% 以上。某 220kV 變電站的實踐顯示，該技術(shù)使局放信號誤報率降低至每月 0.3 次以下。?

電力變壓器在線局部放電監(jiān)測系統(tǒng)方案

傳輸與分析層需滿足工業(yè)級可靠性要求。采用光纖傳輸技術(shù)實現(xiàn)傳感器與監(jiān)測主機的信號傳輸，抗電磁干擾能力遠超傳統(tǒng)電纜，傳輸時延控制在 10ms 以內(nèi)。監(jiān)測主機搭載邊緣計算模塊，可在本地完成實時預(yù)警(如放電量突增 20% 時觸發(fā)告警)，同時將原始數(shù)據(jù)加密上傳至云端平臺。云端系統(tǒng)采用深度學(xué)習(xí)模型，通過積累的 5000 + 變壓器局放案例庫，實現(xiàn)放電趨勢預(yù)測，提前 3-6 個月預(yù)判絕緣劣化程度，為檢修計劃提供數(shù)據(jù)支撐。?

部署實施需兼顧規(guī)范性與適應(yīng)性。傳感器安裝需符合 DL/T 1498-2016《電力變壓器局部放電帶電測試導(dǎo)則》，UHF 傳感器與油箱的耦合間隙控制在 2mm 以內(nèi)，HFCT 需通過專用卡具固定在接地線上。針對老舊變壓器，可采用非侵入式安裝方案，避免吊罩作業(yè)影響供電;新建變電站則建議預(yù)埋傳感器接口，實現(xiàn)與變壓器本體的一體化設(shè)計。系統(tǒng)需通過國網(wǎng)電力科學(xué)研究院的型式試驗，在 – 40℃至 70℃環(huán)境下穩(wěn)定運行，平均無故障時間(MTBF)不低于 10000 小時。?

該系統(tǒng)的價值不僅在于故障監(jiān)測，更在于推動變壓器運維模式從 “定期檢修” 向 “狀態(tài)檢修” 轉(zhuǎn)型。通過實時掌握絕緣狀態(tài)，可減少不必要的停電檢修，單臺變壓器每年可節(jié)約運維成本 20 萬元以上，同時提高電網(wǎng)供電可靠性，為新能源并網(wǎng)后的電網(wǎng)穩(wěn)定提供關(guān)鍵保障。