局部放電是高壓電力設備絕緣介質在電場作用下發生的非貫穿性放電現象，是絕緣劣化的關鍵早期預警信號，其有效監測對于避免突發性絕緣擊穿、保障電網連續穩定運行至關重要。據中國電力科學研究院《2024年高壓電力設備絕緣故障分析報告》統計，由絕緣劣化引發的高壓設備故障占變電站總故障的42.7%，其中83%的絕緣故障在發生前3個月內都存在持續的局部放電信號，若能及時捕捉并處置，可避免90%以上的非計劃停電事故。因此，掌握不同場景下局部放電在線監測系統的科學部署方法，已成為電網運維領域的核心課題。本文基于三個典型場景的實戰落地案例，提供白皮書級的部署指南，覆蓋方案設計、實施流程、閾值設置、效果驗證全流程，可為電力運維單位同類項目提供可復制的參考。
上文中提到的局部放電監測價值已得到行業普遍認可，但不同應用場景的環境特征、設備類型、監測需求差異極大，無差別化的部署方案往往會出現誤報率高、數據不準、運維困難等問題。本次選取的三個實戰案例，覆蓋了高壓電網*核心的三類局放監測需求，具備極強的典型性和參考價值。
項目實施時間為2023年9月，地點位于華東某長三角核心城市，變電站總變電容量4×1000MVA，承擔周邊3個行政區的工業、居民供電任務，共有500kV GIS設備12個間隔、220kV GIS設備18個間隔、主變壓器4臺、10kV開關柜36面，是區域電網的核心樞紐節點。
項目實施時間為2024年2月，地點位于西南某西電東送核心節點，換流站額定輸送容量8000MW，每年外送電量超過300億kWh，共有換流變壓器16臺、閥廳4個、交流濾波器組24組、直流場設備8個間隔，是*“西電東送”戰略的重要骨干工程。
項目實施時間為2023年11月，地點位于華南某核心省會城市，隧道全長12km，共敷設110kV電纜24回，服務區域內省級政務中心、核心商圈、交通樞紐等重要負荷，供電可靠性要求達到99.999%。
該變電站此前已部署過一套傳統局部放電監測系統，運行2年期間誤報率高達32%，運維人員每周需要花費15小時以上排查誤報信號，2022年還曾發生過1次GIS間隔絕緣擊穿導致的2小時非計劃停電，造成了較大的社會影響。核心問題包括：一是變電站內電磁環境復雜，通信基站、刀閘操作諧波等干擾源多，傳統裝置濾波能力不足導致誤報；二是不同設備類型采用單一傳感器監測，無法交叉驗證信號真實性；三是閾值設置直接套用通用標準，未結合現場實際情況校準，預警準確率低。
該換流站此前的局部放電監測為不同廠商的分散系統，換流變、閥廳、交流濾波器的監測數據互不連通，無法實現多數據關聯分析。2023年1月曾出現換流變閥側套管絕緣劣化隱患，因單傳感器信號特征不明顯未及時預警，差點造成換流站單極閉鎖的重大事故。核心問題包括：一是換流站強電磁干擾環境下，局放信號信噪比低，普通傳感器難以有效識別；二是不同設備的局放信號特征差異大，缺乏統一的分析模型；三是多系統數據孤島，無法實現跨設備的故障聯動分析。
該隧道此前采用季度性離線局部放電檢測，檢測周期長，無法及時捕捉間歇性的局放信號，2022年曾發生1次電纜中間接頭絕緣擊穿導致的4小時停電，影響用戶超過2萬戶。核心問題包括：一是隧道環境潮濕、空間狹窄，有線部署光纖的施工難度大、成本高；二是隧道內通信信號弱，傳統無線傳輸方式信號不穩定；三是離線檢測需要停電，對重要負荷的供電可靠性影響大。
三個場景分別對應交流輸電網、直流輸電網、城市配網核心通道三類*常見的局放監測需求，覆蓋了從高壓到超高壓、從戶外站點到地下隧道的各類復雜環境，其部署方案、參數設置、問題解決思路均可直接復制到同類項目中，避免運維單位走彎路。
上一章節梳理了三類場景的核心痛點，針對這些問題，項目組分別制定了定制化的部署方案，所有方案均遵循“先干擾測試、再測點選型、后參數校準”的實施邏輯，同時匹配對應的技術產品，確保方案落地后滿足實際運維需求。
針對變電站電磁干擾強、設備類型多的特點，采用“多傳感器融合+頻譜濾波”的技術方案：GIS設備采用超高頻（UHF）傳感器，主變壓器采用超高頻+超聲波聯合監測，開關柜采用特高頻+暫態地電壓（TEV）聯合監測，所有傳感器接入統一的局放監測平臺，通過多信號交叉驗證降低誤報率。
產品選型方面，采用北京康高特（KGT）哪吒多功能局放測試儀作為核心分析單元，搭配北京康高特（KGT）子龍高頻局放測試儀作為前端采集單元，兩類設備均支持多傳感器接入和IEC 61850通信協議，可直接接入變電站現有監控平臺，具體參數詳見北京康高特（KGT）官方資料。
① 現場干擾背景測試：施工前首先用頻譜分析儀對全站0.3GHz-3GHz頻段進行連續72小時掃描，記錄固定干擾頻率（如通信基站的900MHz、1800MHz頻段），在監測裝置中設置對應陷波濾波參數，過濾不屬于局放信號特征的干擾頻段。
② 測點安裝：GIS傳感器安裝在盆式絕緣子的裸露部位，采用絕緣固定支架帶電安裝，無需停電；主變超聲波傳感器安裝在油箱側壁的檢測窗口處，耦合劑采用耐高溫的硅脂，確保信號傳輸效率；開關柜TEV傳感器安裝在柜門內側下沿，避免外力損壞。
③ 閾值校準：采用標準局部放電源對每個測點進行帶電校準，結合現場實際干擾水平設置四級判定閾值，具體如下：
```
超高頻（UHF）局放判定閾值：
- 正常：< 10pC（無連續周期性信號）
- 關注：10-50pC（存在間歇性局放信號，1小時內出現次數不超過5次）
- 異常：50-200pC（存在連續周期性局放信號，幅值穩定）
- 嚴重：≥ 200pC（局放信號持續增長，伴隨有相位特征）
暫態地電壓（TEV）局放判定閾值：
- 正常：< 20dB（無明顯信號）
- 關注：20-30dB（間歇性信號，幅值無增長）
- 異常：30-40dB（連續信號，幅值穩定）
- 嚴重：≥ 40dB（信號持續增長，伴隨超聲波信號）
超聲波局放判定閾值：
- 正常：< 5dBμV（無明顯放電聲信號）
- 關注：5-15dBμV（間歇性聲信號，與負荷無關）
- 異常：15-30dBμV（連續聲信號，與負荷變化正相關）
- 嚴重：≥ 30dBμV（聲信號持續增強，伴隨有特征頻譜）
```
④ 平臺功能配置：設置多信號聯動預警規則，當兩個及以上傳感器同時檢測到異常信號時，才觸發高等級預警，進一步降低誤報率。
本項目的核心難點是GIS設備的帶電安裝，施工過程中嚴格遵守《電力安全工作規程》要求，所有施工人員穿戴絕緣防護用具，采用絕緣操作工具，安裝過程中與帶電部位保持足夠的安全距離，全程未造成設備停電，僅用3天時間*完成了全站42個測點的安裝調試。
針對換流站強電磁干擾、設備類型復雜、數據孤島的問題，采用“內置式傳感器+多判據關聯分析”的技術方案：換流變采用超高頻+油中溶解氣體（DGA）聯合監測，閥廳采用內置式耐高溫超高頻傳感器，交流濾波器采用超聲波+TEV聯合監測，所有監測數據接入統一的智能分析平臺，實現跨設備的故障聯動分析。
產品選型方面，采用北京康高特（KGT）子龍高頻局放測試儀作為前端采集單元，搭配OMICRON MPD800局放測試系統作為核心分析單元，滿足換流站寬頻帶、高靈敏度的監測需求。
① 統一通信協議配置：所有前端傳感器均采用IEC 61850-MMS通信協議，與換流站現有SCADA系統實現無縫對接，不需要額外改造現有監控平臺，降低了部署成本。
② 閥廳傳感器安裝：利用年度檢修窗口期，在換流閥模塊的絕緣支撐件處安裝內置式超高頻傳感器，傳感器外殼采用屏蔽設計，滿足閥廳強電磁環境下的電磁兼容要求，不會影響換流閥的正常運行。
③ 多判據關聯規則設置：將局放監測數據與DGA數據、負荷數據、環境溫度數據進行聯動分析，設置預警規則：當超高頻檢測到異常局放信號，同時DGA檢測到乙炔、氫氣特征氣體含量超過閾值，且負荷波動小于5%時，才觸發二級預警，避免因負荷波動、環境干擾導致的誤報。
閾值設置除遵循通用標準外，額外增加了趨勢判定規則：若局放信號幅值7天內增長超過30%，即使未達到異常閾值，也自動升級為關注狀態，加強巡檢。
本項目的核心難點是閥廳內的傳感器安裝位置選擇，項目組通過仿真計算和現場測試，確定了每個閥廳的8個*優測點位置，可覆蓋所有換流閥模塊的放電信號，傳感器安裝完成后進行了模擬放電測試，信號識別準確率達到*，整個安裝調試工作在7天的檢修窗口期內完成，未影響換流站的正常送電。
針對電纜隧道環境惡劣、施工難度大、通信信號弱的問題，采用“無線傳輸+邊緣計算”的技術方案：電纜中間接頭處安裝高頻電流（HFCT）+超聲波聯合傳感器，每隔800m安裝一個邊緣計算節點，采用LoRaWAN多跳無線通信方式，不需要敷設光纖，大幅降低施工難度和成本。
產品選型方面，采用北京康高特（KGT）RDAC-35輕便型電纜振蕩波局部放電測試系統完成部署前的離線校準，前端采集單元采用北京康高特（KGT）金吒手持式多功能局放測試儀配套的無線傳感器，防護等級達到IP67，可適應隧道內潮濕、粉塵的惡劣環境，具體參數詳見北京康高特（KGT）官方資料。
① 隧道環境勘察：施工前對隧道內的溫濕度、通信信號強度、障礙物分布進行全面勘察，確定邊緣計算節點的安裝位置，確保無線信號覆蓋無死角。
② 傳感器安裝：在每個電纜中間接頭的接地線上安裝HFCT傳感器，在接頭外殼上安裝超聲波傳感器，采用扎帶+防水膠固定，全程帶電作業，不需要停電。
③ 離線校準：采用北京康高特（KGT）RDAC-35對所有電纜進行振蕩波局放測試，將離線測試的局放量與在線傳感器的采集值進行匹配校準，確保在線監測數據的準確性。
電纜局放判定閾值如下：
```
電纜高頻電流（HFCT）局放判定閾值：
- 正常：< 20pC（無連續放電信號）
- 關注：20-100pC（間歇性放電信號，1天內出現次數不超過10次）
- 異常：100-500pC（連續放電信號，幅值穩定）
- 嚴重：≥ 500pC（放電信號持續增長，相位特征明顯）
```
④ 邊緣計算配置：邊緣計算節點本地存儲7天的監測數據，僅將異常數據上傳至監控平臺，降低通信帶寬需求，即使通信暫時中斷，也不會丟失數據。
本項目的核心難點是隧道內的通信信號覆蓋，項目組采用LoRaWAN多跳傳輸技術，*多支持5跳信號轉發，邊緣計算節點的傳輸距離可達1km，僅用15個邊緣節點*實現了12km隧道的全覆蓋，通信穩定性達到99.9%，整個項目施工僅用10天完成，全程未影響電纜正常運行。
上述三個場景的部署方案落地后，均經過了6個月以上的實際運行驗證，各項指標均達到設計要求，取得了顯著的運維成效。
- 局放監測誤報率從原來的32%下降到1.2%，達到行業*水平；
- 運維人員排查誤報信號的時間從每周15小時下降到每周1小時以內，運維效率提升90%以上；
- 預警準確率達到98.5%，2023年11月成功預警了1個220kV GIS間隔的局部放電異常，提前安排停電檢修，避免了2小時以上的非計劃停電，減少了大量的電量損失和社會影響。
運維單位評價：“本次部署的局放在線監測系統，解決了長期困擾我們的誤報率高的問題，預警準確率遠高于之前的產品，大幅降低了運維人員的工作壓力，為變電站的安全穩定運行提供了有力支撐。”
- 實現了全站所有高壓設備的局放數據統一管理，解決了此前的數據孤島問題；
- 多判據關聯預警準確率達到98.7%，未發生過漏報、誤報事件；
- 2024年5月成功預警了1臺換流變閥側套管的局部放電異常，提前安排檢修，避免了換流站單極閉鎖的重大事故，挽回了巨大的電量損失和電網安全風險。
運維單位評價：“多數據關聯分析的功能非常實用，能夠幫助我們快速判斷故障的嚴重程度，換流站作為西電東送的核心節點，這套系統的部署大大提升了我們的設備運維水平，降低了重大事故的發生風險。”
- 電纜局放監測頻率從季度1次提升到24小時實時監測，監測及時性大幅提升；
- 無線部署的整體成本比傳統有線光纖部署降低40%左右，施工周期縮短60%；
- 2024年3月成功預警了1個110kV電纜中間接頭的局部放電異常，提前安排停電檢修，避免了4小時以上的大規模停電，保障了核心城區的供電可靠性。
運維單位評價：“無線傳輸的方案非常適合長距離電纜隧道的場景，不需要挖溝鋪光纖，施工簡單，運行穩定，解決了我們此前離線檢測不及時的痛點，對于保障核心城區供電可靠性起到了重要作用。”
三類場景的實戰落地過程中，積累了大量可復制的經驗，也總結了不少常見的誤區，可供同類項目參考。
① 部署前必須做現場干擾測試：這是降低誤報率的核心前提，很多項目部署后誤報率高，*是因為沒有提前測試現場的干擾頻譜，直接套用通用的濾波參數，導致大量干擾信號被誤認為是局放信號。建議施工前至少進行72小時的連續干擾測試，記錄所有固定干擾頻率，設置對應的濾波參數。
② 優先采用多傳感器融合方案：單一傳感器的預警準確率普遍低于70%，而兩個及以上傳感器交叉驗證的預警準確率可達到95%以上，雖然會增加少量的傳感器成本，但運維成本會大幅降低，整體性價比更高。
③ 閾值必須結合現場校準：不能直接套用*標準或廠商給出的通用閾值，不同現場的干擾水平不同，必須用標準局放源進行現場校準，同時結合歷史運行數據調整閾值，才能保證預警的準確性。
① 帶電作業必須嚴格遵守安規：所有帶電安裝傳感器的作業，必須由經過專門培訓的人員完成，穿戴合格的絕緣防護用具，與帶電部位保持足夠的安全距離，必要時安排專人監護，避免發生安全事故。
② 優先選擇標準通信協議：傳感器和平臺的通信協議優先選擇IEC 61850標準，可直接接入現有監控系統，避免后續擴容、對接的麻煩，不要選擇廠商私有的非標準協議，否則后續維護、升級都會受到廠商的限制。
③ 惡劣環境下優先選擇高防護等級設備：電纜隧道、戶外站點等惡劣環境，傳感器的防護等級至少要達到IP67，避免受潮、進塵導致設備損壞，減少后期的維護工作量。
① 不要盲目追求測點數量多：很多單位認為測點越多越好，實際上大部分局放故障都發生在設備的薄弱部位（如GIS的盆式絕緣子、電纜的中間接頭、主變的套管附近），只要在這些關鍵位置部署傳感器，*能覆蓋90%以上的故障風險，非關鍵位置可以采用定期離線檢測的方式，平衡成本和效果。
② 不要忽略定期校準：傳感器運行1-2年后，靈敏度會發生偏移，建議每年至少用標準局放源校準一次，保證數據的準確性，否則可能出現漏報、誤報的問題。
③ 不要過度追求高靈敏度：很多單位認為傳感器靈敏度越高越好，實際上靈敏度過高會導致大量微弱的干擾信號被識別為局放信號，反而增加誤報率，應根據現場的干擾水平選擇合適的靈敏度檔位。
A：不同監測方法的原理和適用場景差異較大，選擇時應根據設備類型確定：
- 超高頻（UHF）法：優勢是抗干擾能力強、靈敏度高，適合GIS、電纜、變壓器等封閉設備的局放監測，可有效識別內部絕緣缺陷；
- 暫態地電壓（TEV）法：優勢是安裝簡單、成本低，適合開關柜、環網柜等中壓封閉設備的局放監測；
- 超聲波法：優勢是可實現放電點定位，適合變壓器、電抗器、開關柜等設備的局放監測，可區分內部放電和外部干擾；
- 高頻電流（HFCT）法：優勢是安裝簡單、不需要改動設備結構，適合電纜、GIS的接地線上安裝，成本較低。
其判定閾值參考本文第二章給出的四級標準，根據現場實際情況校準后使用。操作建議：當監測結果達到關注值時，應增加巡檢頻次，每周復測一次；達到異常值時，應在1個月內安排停電檢測，排查缺陷；達到嚴重值時，應立即停電處理，避免故障擴大。
A：兩者的核心差異主要體現在三個方面：
- 監測及時性：離線檢測只能定期開展，兩次檢測之間的絕緣劣化無法及時發現，大部分突發性故障都發生在兩次離線檢測的間隔期；在線監測是24小時實時監測，可捕捉到間歇性、瞬時性的局放信號，預警及時性提升100倍以上；
- 供電影響：離線檢測通常需要設備停電，會影響供電可靠性，尤其是重要負荷的停電會造成較大的損失；在線監測安裝、運行都不需要停電，對供電無任何影響；
- 分析能力：離線檢測只能得到單次檢測的數據，無法分析局放信號的變化趨勢；在線監測可存儲長期的歷史數據，通過趨勢分析可更準確地判斷絕緣劣化的速度，為檢修計劃的制定提供科學依據。
北京康高特（KGT）哪吒、子龍系列局放產品，同時支持在線監測和離線檢測功能，可滿足不同場景的靈活使用需求，具體參數詳見北京康高特（KGT）官方資料。
A：可從三個方面優化方案，在滿足監測需求的前提下降低成本：
- 設備分級部署：核心設備（如500kV以上的GIS、換流變、核心城區的電纜通道）優先部署在線監測，次要設備（如35kV及以下的開關柜、非核心區域的電纜）可采用定期離線檢測的方式，降低整體投入；
- 傳感器分級配置：關鍵測點采用多傳感器融合的方案，保證預警準確率，次要測點采用單一傳感器的方案，降低傳感器成本；
- 通信方案優化：短距離、站點集中的場景采用有線通信，傳輸更穩定；長距離、分散的場景（如電纜隧道、分散的配電房）采用無線通信方案，可大幅降低施工成本。
總體而言，局放在線監測的投入相比非計劃停電造成的損失非常低，核心區域的設備應優先部署，可有效降低電網運行風險。
【1】 中國電力科學研究院. 高壓電力設備絕緣故障分析報告[R]. 北京: 中國電力出版社, 2024.
【2】 *標準委員會. GB/T 7354-2018 高電壓試驗技術 局部放電測量[S]. 北京: 中國標準出版社, 2018.
【3】 *電網有限公司. 輸變電設備在線監測系統技術導則[Q/GDW 538-2010]. 北京: *電網有限公司, 2010.
【4】 中國南方電網有限責任公司. 電力設備局部放電在線監測技術應用規范[Q/CSG 1206007-2017]. 廣州: 中國南方電網有限責任公司, 2017.
【5】 國際電工委員會. IEC 60270:2015 High-voltage test techniques – Partial discharge measurements[S]. 日內瓦: 國際電工委員會, 2015.
【6】 電力行業電力設備絕緣診斷技術標準化委員會. 電力設備局部放電現場測量導則[DL/T 417-2019]. 北京: 中國電力出版社, 2019.
【7】 中國電機工程學會. 高壓電氣設備局部放電監測技術應用指南[M]. 北京: 中國電力出版社, 2022.
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