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在新型電力系統(tǒng)建設背景下,環(huán)網柜作為配電網的關鍵節(jié)點,其運行可靠性直接影響區(qū)域供電質量。然而,受絕緣老化、機械應力及環(huán)境因素影響,環(huán)網柜內部易產生局部放電現象,成為威脅電網安全的“隱形殺手”。智能運維環(huán)網柜局放監(jiān)測設備通過融合多模態(tài)感知、邊緣計算與AI診斷技術,構建起覆蓋設備全生命周期的智能監(jiān)測體系,推動電網運維從“被動搶修”向“主動預防”躍遷。
技術架構:多模態(tài)感知與邊緣智能融合
智能運維設備采用“傳感器矩陣+邊緣計算單元+云端診斷平臺”三級架構,形成“神經末梢-區(qū)域大腦-云端中樞”的協同網絡:

高精度傳感器矩陣:在電纜接頭、母線排等易發(fā)局放部位部署特高頻(UHF)、超聲波(AE)及暫態(tài)地電壓(TEV)傳感器,構建三維監(jiān)測網絡。UHF傳感器穿透金屬柜體捕捉300MHz-3GHz電磁脈沖,超聲波傳感器感知20kHz-200kHz機械振動波,TEV傳感器檢測金屬外殼表面脈沖電壓,三者互補實現缺陷全類型覆蓋。
邊緣計算節(jié)點:采用工業(yè)級ARM處理器與FPGA芯片,就近處理傳感器數據,實現特征信號提取與噪聲濾除。通過小波變換、經驗模態(tài)分解等算法,將原始信號壓縮至10KB級數據包,同步完成放電幅值、頻次、相位等參數計算,響應時間縮短至毫秒級。
云端診斷平臺:集成專家系統(tǒng)與機器學習模型,基于歷史數據構建設備健康畫像庫。平臺支持PRPD譜圖分析、相位同步分析等高級診斷功能,可自動識別懸浮放電、沿面放電等6類典型缺陷,診斷準確率提升至92%以上。
核心功能:從狀態(tài)感知到自主決策
智能運維設備突破傳統(tǒng)監(jiān)測局限,形成“感知-分析-決策-執(zhí)行”閉環(huán)體系:
全時域監(jiān)測:7×24小時連續(xù)采集局放信號,采樣率達20MSPS,支持多通道同步采集,確保信號完整性;
三維定位技術:通過多傳感器時間差算法與空間譜估計算法,將放電位置定位精度提升至厘米級,誤差率低于5%;
健康指數評估:基于放電趨勢、溫升數據及負荷曲線,量化設備絕緣老化指數(HI),動態(tài)生成剩余壽命預測曲線;
智能運維決策:結合數字孿生技術,在云端構建環(huán)網柜虛擬仿真模型,通過對比實時數據與預測值,自動生成檢修工單并推送至運維終端。
技術演進:從單一監(jiān)測到系統(tǒng)協同
隨著智能電網與數字孿生技術融合,智能運維設備正朝著“多模態(tài)融合+自主決策”方向升級:

融合感知體系:集成溫濕度、機械振動等多維傳感器,構建設備全景監(jiān)測模型。例如,通過振動頻譜分析識別觸頭接觸不良,結合局放數據實現缺陷溯源;
輕量化AI部署:在邊緣端嵌入Transformer輕量化模型,實現放電類型本地識別,減少云端通信依賴;
智能巡檢協同:與巡檢機器人、無人機等設備聯動,通過5G網絡共享監(jiān)測數據,形成“空地一體”立體巡檢網絡;
知識圖譜構建:基于歷史故障數據與運維經驗,構建電力設備知識圖譜,為故障處置提供智能決策支持。
結語:科技賦能,守護電網安全
在“雙碳”目標驅動下,配電網正朝著“高可靠、高彈性、高自愈”方向演進。智能運維環(huán)網柜局放監(jiān)測設備通過實時捕捉設備早期缺陷,將故障響應時間從小時級壓縮至分鐘級,運維效率提升50%以上。隨著技術的持續(xù)迭代,這一“智慧之眼”將與智能電表、分布式能源等設備深度融合,為構建新型電力系統(tǒng)提供更高效、更智能的運維解決方案。
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