不少電網(wǎng)運(yùn)維企業(yè)、電力基建單位近期咨詢兩個(gè)核心問題：一是特高頻法用于GIS設(shè)備局部放電檢測(cè)相比傳統(tǒng)檢測(cè)方式有哪些差異化優(yōu)勢(shì)，二是采用UHF傳感器的無線檢測(cè)方案需要符合哪些行業(yè)規(guī)范才能正式投入電網(wǎng)場(chǎng)景使用。作為目前電力行業(yè)認(rèn)可度較高的帶電檢測(cè)技術(shù)，特高頻法在GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用普及率正在逐年提升，其配套的UHF傳感器、無線檢測(cè)技術(shù)也在持續(xù)迭代，適配不同場(chǎng)景的局部放電檢測(cè)需求。
一、特高頻法局部放電檢測(cè)的核心原理
GIS設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷引發(fā)局部放電時(shí)，會(huì)激發(fā)頻率覆蓋300MHz～3GHz的超高頻電磁波信號(hào)，特高頻法的核心邏輯*是通過捕捉這類電磁波信號(hào)，完成對(duì)局部放電缺陷的定性、定位與嚴(yán)重程度評(píng)估。相比傳統(tǒng)脈沖電流法、超聲波法等局部放電檢測(cè)技術(shù)，特高頻法的抗干擾能力更強(qiáng)：現(xiàn)場(chǎng)常見的電暈放電、施工電源干擾、通信基站低頻干擾大多集中在300MHz以下頻段，通過專用濾波處理即可過濾絕大部分外界干擾，大幅提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)特高頻法支持全程帶電檢測(cè)，不需要對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行停電操作，不會(huì)影響電網(wǎng)的正常供電，*適配日常運(yùn)維巡檢、設(shè)備交接試驗(yàn)、隱患排查等多個(gè)電力作業(yè)場(chǎng)景。需要注意的是，GIS設(shè)備金屬腔體具備電磁屏蔽特性，內(nèi)部產(chǎn)生的特高頻信號(hào)無法直接穿透金屬殼體，僅能通過絕緣盆子、法蘭縫隙、接地刀閘等非金屬銜接位置向外傳播，因此現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)需將傳感器精準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)各類信號(hào)泄露點(diǎn)位，保障檢測(cè)有效性。
二、面向GIS設(shè)備檢測(cè)的UHF傳感器性能要求
UHF傳感器作為特高頻法局部放電檢測(cè)的核心采集部件，其性能參數(shù)直接決定檢測(cè)精度與可靠性，電力行業(yè)針對(duì)GIS專用UHF傳感器已形成成熟、統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范體系。在核心工作頻段方面，電網(wǎng)GIS設(shè)備檢測(cè)專用UHF傳感器標(biāo)準(zhǔn)有效工作頻段為300MHz～1GHz，該頻段信號(hào)在GIS腔體內(nèi)部傳輸衰減低、穿透縫隙能力強(qiáng)，是適配現(xiàn)場(chǎng)外置檢測(cè)、常規(guī)在線監(jiān)測(cè)的*頻段；1GHz以上高頻信號(hào)衰減速率大幅提升，僅適用于設(shè)備出廠內(nèi)置定點(diǎn)檢測(cè)場(chǎng)景，不用于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維檢測(cè)。在接收靈敏度方面，行業(yè)通用技術(shù)要求為：外置式UHF傳感器靈敏度不低于-55dBm，內(nèi)置式UHF傳感器靈敏度不低于-60dBm，可有效捕捉GIS設(shè)備內(nèi)部微弱的局部放電特高頻信號(hào)，避免漏檢、誤檢。在環(huán)境適應(yīng)性方面，傳感器需滿足電力戶外設(shè)備通用工況要求，工作溫度范圍需覆蓋-40℃～75℃，可適配北方極寒冬季、南方高溫高濕夏季的變電站運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)防護(hù)等級(jí)需達(dá)到IP65及以上，可有效抵御雨水沖刷、粉塵堆積、戶外潮氣侵蝕，保障長期穩(wěn)定運(yùn)行。目前主流GIS檢測(cè)專用UHF傳感器均集成低功耗信號(hào)采集、前置放大、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，可直接適配電力無線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，無需額外布設(shè)專用信號(hào)傳輸線纜，極大簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)安裝部署流程，降低施工成本。
三、特高頻法結(jié)合無線檢測(cè)的GIS設(shè)備運(yùn)維場(chǎng)景應(yīng)用
特高頻法搭配UHF傳感器的無線檢測(cè)方案，可全面覆蓋GIS設(shè)備出廠驗(yàn)收、基建交接、日常巡檢、在線監(jiān)測(cè)的全生命周期運(yùn)維需求，不同應(yīng)用場(chǎng)景的作業(yè)模式與技術(shù)優(yōu)勢(shì)各有側(cè)重。在基建交接試驗(yàn)場(chǎng)景中，GIS設(shè)備安裝調(diào)試完成后，需通過局部放電檢測(cè)驗(yàn)證設(shè)備安裝質(zhì)量、排查絕緣隱患。傳統(tǒng)有線檢測(cè)方案需逐點(diǎn)位布設(shè)傳輸線纜，布線繁瑣、作業(yè)耗時(shí)久，且線路易出現(xiàn)接觸不良、破損故障，影響檢測(cè)效率；無線UHF檢測(cè)方案支持多傳感器組網(wǎng)同步采集，可根據(jù)變電站間隔規(guī)模靈活組網(wǎng)，大幅減少現(xiàn)場(chǎng)布線工作量，檢測(cè)效率較傳統(tǒng)有線方案顯著提升，適配多間隔GIS設(shè)備批量交接試驗(yàn)作業(yè)。在日常帶電巡檢場(chǎng)景中，運(yùn)維人員可攜帶便攜式無線UHF檢測(cè)終端，沿GIS設(shè)備絕緣盆子、法蘭縫隙、電纜終端、母線銜接頭等關(guān)鍵信號(hào)泄露點(diǎn)位逐一巡檢，終端可自動(dòng)識(shí)別、甄別特高頻信號(hào)特征，精準(zhǔn)判斷設(shè)備是否存在局部放電缺陷，全程無需設(shè)備停電，不影響區(qū)域電網(wǎng)正常供電與用戶用電。在長期在線監(jiān)測(cè)場(chǎng)景中，針對(duì)樞紐變電站、重要負(fù)荷供電變電站的核心GIS設(shè)備，可在各獨(dú)立氣室布設(shè)內(nèi)置式UHF傳感器，通過電力專用無線網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)采集的特高頻信號(hào)傳輸至設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，平臺(tái)可智能分析局部放電信號(hào)的強(qiáng)弱變化、發(fā)展趨勢(shì)，在缺陷參數(shù)達(dá)到預(yù)警閾值時(shí)自動(dòng)推送告警信息，提醒運(yùn)維人員及時(shí)開展消缺作業(yè)，防范設(shè)備突發(fā)故障。在成本管控方面，無線檢測(cè)方案摒棄了傳統(tǒng)有線監(jiān)測(cè)的大量線纜、布線輔材及布線施工成本，設(shè)備安裝部署成本大幅降低，同時(shí)規(guī)避了有線線路老化、破損、接觸故障等運(yùn)維痛點(diǎn)，后期運(yùn)維檢修工作量大幅減少，設(shè)備全生命周期運(yùn)維成本顯著優(yōu)于傳統(tǒng)有線檢測(cè)方案。
四、特高頻法局部放電檢測(cè)的合規(guī)性與資質(zhì)要求
國內(nèi)電力行業(yè)針對(duì)GIS設(shè)備特高頻局部放電檢測(cè)，已建立覆蓋設(shè)備技術(shù)、檢測(cè)流程、結(jié)果判定、運(yùn)維管理、安全規(guī)范的完整標(biāo)準(zhǔn)體系。其中，核心專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)明確了GIS設(shè)備特高頻局部放電的檢測(cè)方法、信號(hào)識(shí)別、缺陷判定、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)規(guī)范；電力設(shè)備通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了UHF傳感器的技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)、校準(zhǔn)方法及檢驗(yàn)要求。在檢測(cè)資質(zhì)方面，承接電網(wǎng)GIS設(shè)備帶電檢測(cè)、交接試驗(yàn)、狀態(tài)檢測(cè)業(yè)務(wù)的機(jī)構(gòu)，需具備電力設(shè)施承試五級(jí)及以上資質(zhì)，滿足電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)業(yè)務(wù)準(zhǔn)入條件；現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員必須持有有效的電力安全工作資質(zhì)證書、高壓試驗(yàn)作業(yè)資質(zhì)證書，具備帶電檢測(cè)作業(yè)實(shí)操資格。所有用于電網(wǎng)正式檢測(cè)作業(yè)的UHF傳感器、檢測(cè)終端，均需通過具備計(jì)量認(rèn)證資質(zhì)的機(jī)構(gòu)定期校準(zhǔn)，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)有效，出具的檢測(cè)報(bào)告方可具備行業(yè)有效性。在運(yùn)維管理規(guī)范方面，電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修相關(guān)管理標(biāo)準(zhǔn)明確要求：110kV及以上電壓等級(jí)GIS設(shè)備需定期開展特高頻局部放電帶電檢測(cè)，330kV及以上樞紐變電站、重要負(fù)荷變電站GIS設(shè)備，優(yōu)先配置在線特高頻無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、隱患提前預(yù)警。在數(shù)據(jù)安全方面，GIS設(shè)備無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需符合電力行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全及數(shù)據(jù)安全相關(guān)規(guī)范，采用電力專用加密傳輸鏈路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)滿足電力工控系統(tǒng)安全防護(hù)要求，杜絕設(shè)備運(yùn)行敏感數(shù)據(jù)泄露、篡改。
五、特高頻法局部放電檢測(cè)的常見問題與解決思路
在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)維檢測(cè)過程中，特高頻無線檢測(cè)技術(shù)常遇到干擾誤判、傳感器布設(shè)不合理、無線信號(hào)傳輸不穩(wěn)定三大核心問題，結(jié)合電力現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可通過針對(duì)性技術(shù)手段優(yōu)化解決。一是現(xiàn)場(chǎng)外部干擾信號(hào)誤判問題，變電站周邊移動(dòng)通信、廣播、無線通信設(shè)備等信號(hào)，可能部分落入特高頻檢測(cè)頻段，易與設(shè)備內(nèi)部局部放電信號(hào)混淆，造成誤檢。解決思路為：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境針對(duì)性調(diào)整設(shè)備濾波參數(shù)，精準(zhǔn)過濾環(huán)境干擾頻段信號(hào)；采用多傳感器時(shí)差定位、信號(hào)特征比對(duì)技術(shù)，依托內(nèi)部局放信號(hào)傳播規(guī)律、點(diǎn)位分布特征與外部干擾信號(hào)的差異，精準(zhǔn)區(qū)分設(shè)備內(nèi)部缺陷信號(hào)與外部環(huán)境干擾信號(hào)。二是UHF傳感器布設(shè)點(diǎn)位不合理導(dǎo)致檢測(cè)盲區(qū)問題，外置式傳感器需優(yōu)先固定于GIS設(shè)備絕緣盆子、法蘭縫隙、母線接頭等典型信號(hào)泄露位置，貼合設(shè)備殼體無遮擋布設(shè)；內(nèi)置式傳感器需覆蓋設(shè)備各獨(dú)立氣室，常規(guī)氣室單點(diǎn)位布設(shè)即可全覆蓋，超長母線氣室需合理增設(shè)傳感器點(diǎn)位，消除檢測(cè)盲區(qū)，保障全設(shè)備覆蓋檢測(cè)。三是無線檢測(cè)信號(hào)傳輸穩(wěn)定性不足問題，變電站內(nèi)密集的金屬構(gòu)架、設(shè)備殼體易對(duì)無線信號(hào)產(chǎn)生屏蔽、衰減，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸卡頓、斷連。可通過加裝無線中繼設(shè)備、優(yōu)化傳感器組網(wǎng)布局、采用低功耗遠(yuǎn)距離電力專用傳輸協(xié)議等方式，增強(qiáng)信號(hào)傳輸穩(wěn)定性，保障檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、完整上傳至監(jiān)測(cè)平臺(tái)。
