大型城市高压电缆网局部放电监测关键技术及规模化应用

大型城市高压电缆网局部放电监测关键技术及规模化应用相关成果已在首都“‘一带一路’高峰论坛”“新中国成立70周年”“冬奥会”等国家级重大活动的政治供电保障中发挥了重要作用；先后应用于北京、上海、天津、江苏、浙江等多个省（市），累计发现致局放类绝缘缺陷72处，成功避免多次停电事故的发生；近5年直接经济效益超1亿元，研发的高压电缆智能局放监测装置出口至巴西、印度、俄罗斯、菲律宾等国家，在巴西美丽山水电站等重大工程中应用，取得良好效果。

项目背景

高压电缆线路逐步成为城市能源传输的主动脉。据统计，我国110（66）kV及以上电缆线路回路总长已超5万公里，年均增长率10%以上，其中绝大部分都集中在大型城市地下电缆通道中，4回路及以上同通道密集运行现象普遍，因绝缘劣化缺陷导致线路突发停运故障会对城市电网的供电可靠性产生极大影响。

作为绝缘状态体检“专科医生”，局部放电监测面临四大技术难题：一是用于电缆监测的无线智能局放传感器缺失；二是电缆接头内置局放检测技术不成熟；三是电缆线路局放源定位存在困难；四是电缆绝缘劣化状态难以准确诊断。

针对上述问题，由中国电力科学研究院有限公司牵头，国网北京市电力公司电力科学研究院、国网湖北省电力有限公司武汉供电公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、西安交通大学、浙江新图维电子科技有限公司、上海格鲁布科技有限公司等组成的产学研团队历时七年，突破了局放智能传感研发、内置局放感知融合、无线组网定位和高端研判预警四大关键技术瓶颈，研发高压电缆线路局放的“听诊器”无线局放智能传感器、“内窥镜”内置局放一体式智能电缆接头，提出了“增强CT”技术-无线组网局放定位，研发了“AI医生大脑”高压电缆局放状态诊断系统。

科技创新

在局放智能传感方面，研究团队创新性提出了嵌入式浮点运算效率的局放特征边缘提取与实时解析方法、自适应阈值噪声抑制技术和动态监测密度运行模式策略，研制了高压电缆局放监测高频、特高频无线智能传感器，信噪比提升1.625倍，采集上传功耗下降47%，有效解决了高压电缆局放智能传感器抗干扰水平差、边缘计算能力低、运行功耗偏高的行业难题。

在内置感知融合方面，研究团队提出了基于新型环包差分电容与环形磁芯电感的双重响应传感设计，攻克了高压电缆接头与内置局放传感器的一二次融合关键技术，研制了首个220 kV高压电缆预制式智慧物联中间接头，局放测量精度可达1pC，满足了重要电缆线路中间接头高精度监测、高可靠运行的特殊技术保障需求。

在无线组网定位方面，研究团队首次构建了基于ns级时间同步的手拉手级联式局部放电分布式物联传感网络，实现了上下链数据协同交互与物联式传输，提出了交叉互联系统中局放源相别和区段的判别方法，突破了高压电缆隧道中远程通讯困难和定位误差大的技术瓶颈。

在绝缘劣化状态准确研判预警方面，研究团队首次提出了电缆局放发展程度演化特征分析和跟踪越限评估方法，实现了电缆绝缘缺陷的智慧化预警；率先提出了基于多参数强度比值法状态智能诊断分析方法，实现了电力电缆局部放电类型的“指纹化”识别，解决了在线监测误报率高，风险评估与故障研判能力较差的问题。

2021年中国电机工程学会鉴定委员会认为，项目有效支撑了城市高压电缆运行可靠性水平提升，推动电缆智能运检装备产业发展升级，研究成果整体达到了国际领先水平。

研究团队

中国电力科学研究院高电压研究所电缆室是国家电网的电力电缆专业权威科研机构，团队聚焦电力电缆检测与运维技术领域，大力开展基础前瞻和应用技术研究，提出一系列输配电电缆材料及装备、运维检修的基础理论和关键技术，解决了一大批交直流、陆海缆线路建设和运行难题，建成国内规模最大、试验能力最强、功能最齐全的电力电缆性能检测与运行试验研究体系，打造了我国电力电缆专业科技创新和人才培养重要基地。特别是圆满完成国产500kV交联电缆（海缆）设计、制造、试验、施工、验收及运行环节共性技术攻关和咨询，先后支撑上海世博、北京海淀、上海虹杨、浙江舟山500kV交流电缆（海缆）以及张北±535kV柔直等重大工程建成投运。