架空绝缘电缆局放监测系统：基于脉冲电流法的数字预警方案

文章由山东华科信息技术有限公司提供

在跨越山川与城市的高空电力走廊中，架空绝缘电缆作为电能传输的“空中动脉”，其运行安全直接关系到电网稳定性。局部放电作为电缆绝缘劣化的早期信号，其在线监测技术已成为预防故障、保障供电可靠性的关键手段。本文聚焦脉冲电流法在架空电缆局放监测中的技术原理与应用创新，解析这一数字预警方案如何守护空中电力走廊的安全。

技术本质：解码绝缘劣化的“微弱脉冲”

当架空绝缘电缆因绝缘老化、机械损伤或环境侵蚀产生局部放电时，放电点会形成纳秒级的高频脉冲电流。脉冲电流法通过高频电流传感器（HFCT）和超高频（UHF）传感器，精准捕捉这一微弱信号：

HFCT传感器：采用罗格夫斯基线圈结构，钳装于电缆接地线，非侵入式感应局放电流，，可检测电缆本体及附件的放电信号。

UHF传感器：精准定位电缆接头或终端的放电源，尤其适用于户外复杂电磁环境下的信号提取。

脉冲电流的幅值、频次及相位分布特征，直接反映电缆内部绝缘劣化程度。通过标定试验，系统可量化视在放电量，为绝缘状态评估提供数据支撑。

系统构成：从感知到决策的闭环设计

一套完整的局放监测系统包含三层架构，以脉冲电流法为核心实现全流程数字化管理：

1. 前端感知层：非侵入式部署

HFCT与UHF传感器阵列：通过磁吸或专用卡具安装于电缆本体、接头及终端，无需停电作业即可完成部署。

高频阻波器：抑制牵引电流、无线通信等外部干扰，确保局放信号纯净传输。

2. 数据传输层：边缘计算与通信

4G/5G无线传输：将加密后的监测数据实时上传至云平台，支持断点续传与数据压缩，降低网络负载。

边缘计算模块：在本地对原始数据进行预处理，包括数字滤波、小波变换去噪及特征提取，减少云端计算压力。

3. 分析决策层：智能诊断与预警

脉冲信号分析：基于IEC60270标准，通过统计脉冲幅值、频次及相位分布，构建设备健康指数模型。

分级预警机制：当监测值超过阈值时，自动触发三级预警（注意、异常、故障），并推送包含放电源位置、放电类型及严重程度的诊断报告。

技术优势：从被动巡检到主动预防的跨越

传统人工巡检依赖定期检测，存在时效性差、漏检风险高等局限。脉冲电流法监测系统实现三大突破：

全天候监测：7×24小时持续采集数据，捕捉人工巡检难以发现的间歇性放电，灵敏度可达5pC。

数据驱动决策：积累的设备运行数据可形成健康档案，为电缆全生命周期管理提供数据支撑，预测绝缘剩余寿命。

技术演进：适应户外场景的差异化升级

针对架空电缆高暴露、长距离、强电磁干扰等特点，监测系统需具备三大核心能力：

抗干扰能力：采用频域开窗与小波变换技术，抑制牵引电流、无线通信等复杂电磁干扰，提升信噪比至20dB以上。

多参数融合：集成温度、湿度、振动等传感器，构建设备状态全景画像，通过多物理量关联分析区分外部干扰与真实放电信号。

边缘协同计算：在本地部署轻量化AI模型，实现数据就地预处理，减少传输带宽需求，同时支持与云平台的协同分析。

结语：构建空中电力走廊的“数字预警网”

在新型电力系统建设背景下，架空绝缘电缆局放监测系统正从“单一监测工具”升级为“智能运维枢纽”。通过脉冲电流法的技术迭代与场景深耕，其将为高空电力走廊的安全高效运行提供坚实保障，助力中国电网这张“国家名片”持续领跑全球。