GIS作為電力系統(tǒng)核心氣體絕緣輸變電設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各級(jí)變電站、新能源升壓站、軌道交通配電站等場(chǎng)景，其運(yùn)行可靠性直接決定了供電穩(wěn)定性，占輸變電核心設(shè)備投資的32%左右。GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)是識(shí)別設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷的核心技術(shù)手段，而在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)不停電狀態(tài)下的實(shí)時(shí)缺陷感知，是當(dāng)前電力設(shè)備運(yùn)維智能化轉(zhuǎn)型的核心應(yīng)用方向。據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院2024年發(fā)布的《全國(guó)110kV及以上輸變電設(shè)備運(yùn)行故障分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，GIS設(shè)備故障中絕緣類(lèi)缺陷占比達(dá)62%，其中80%的惡性故障發(fā)生前均存在超過(guò)1個(gè)月的持續(xù)局放信號(hào)【1】，相關(guān)檢測(cè)要求已納入DL/T 1982-2019、IEC 62478等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前傳統(tǒng)離線GIS局放檢測(cè)需要配合停電窗口開(kāi)展，單次檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)4小時(shí)，對(duì)間歇性局放信號(hào)的檢出率僅為47%，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)缺陷發(fā)展趨勢(shì)的跟蹤，運(yùn)維單位面臨“漏檢誤檢多、停電損失大”的雙重壓力。本文將圍繞電力系統(tǒng)中GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)的核心需求，深度解析在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案的技術(shù)原理、標(biāo)準(zhǔn)要求、選型邏輯，并結(jié)合落地案例分析為不同場(chǎng)景用戶(hù)提供參考。

一、技術(shù)原理深度解析

GIS設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷包括導(dǎo)體毛刺、懸浮電位、絕緣件氣隙、SF6氣體濕度超標(biāo)等類(lèi)型，上述缺陷在額定電場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生局部放電現(xiàn)象，同時(shí)釋放特高頻電磁波、超聲波振動(dòng)、暫態(tài)地電壓三類(lèi)特征信號(hào)。GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，通過(guò)在GIS殼體法蘭、澆筑縫、絕緣子等位置部署對(duì)應(yīng)類(lèi)型的感知傳感器，實(shí)時(shí)采集特征信號(hào)后傳輸至邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，通過(guò)AI降噪算法過(guò)濾現(xiàn)場(chǎng)電磁、振動(dòng)干擾，再經(jīng)缺陷模式識(shí)別模型判斷缺陷類(lèi)型、嚴(yán)重程度及具體位置，*終將預(yù)警信息同步至運(yùn)維平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)7*24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，無(wú)需設(shè)備停電。

二、行業(yè)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范引用

*電網(wǎng)2023年發(fā)布的《輸變電設(shè)備智能化改造三年行動(dòng)計(jì)劃》明確要求，新建110kV及以上變電站必須配套GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)裝置，存量變電站需在2025年前完成50%以上的在線監(jiān)測(cè)改造【2】。中華人民共和國(guó)*能源局發(fā)布的DL/T 1982-2019《氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)作出明確要求：特高頻監(jiān)測(cè)靈敏度不低于1pC，超聲波監(jiān)測(cè)靈敏度不低于5mV/(m/s2)，系統(tǒng)平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間不低于30000小時(shí)。據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)2024年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)中110kV及以上GIS設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)普及率僅為28%，存量改造市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)120億元，GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)的需求持續(xù)提升。

三、主流技術(shù)方案對(duì)比

當(dāng)前GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)的主流技術(shù)路徑分為三類(lèi)，不同技術(shù)的適用場(chǎng)景和性能差異較為明顯：特高頻法通過(guò)捕捉局放產(chǎn)生的300MHz-3GHz特高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，優(yōu)勢(shì)是靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)缺陷的精準(zhǔn)定位，不足是對(duì)全金屬密封的GIS殼體信號(hào)衰減較大，需要在澆筑縫或絕緣子位置部署傳感器；超聲波法通過(guò)采集局放產(chǎn)生的20kHz-200kHz振動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，優(yōu)勢(shì)是不受電磁干擾，可準(zhǔn)確識(shí)別懸浮電位、機(jī)械松動(dòng)類(lèi)缺陷，不足是對(duì)內(nèi)部絕緣氣隙類(lèi)缺陷的靈敏度較低，易受外部振動(dòng)干擾；暫態(tài)地電壓法通過(guò)采集GIS殼體表面的暫態(tài)電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，優(yōu)勢(shì)是部署成本低、安裝便捷，不足是誤報(bào)率較高，僅能實(shí)現(xiàn)缺陷的定性判斷，無(wú)法準(zhǔn)確定位。當(dāng)前主流的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案多采用特高頻+超聲波雙模融合的技術(shù)路徑，相比單一技術(shù)的缺陷檢出率可提升45%以上，誤報(bào)率可降低80%左右。

四、廠商競(jìng)爭(zhēng)格局與方案選型

當(dāng)前國(guó)內(nèi)GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案的供應(yīng)商主要分為三類(lèi)：第一類(lèi)是電網(wǎng)系統(tǒng)下屬研究院所，優(yōu)勢(shì)是深度參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)維需求匹配度高，不足是產(chǎn)品化程度較低，定制化部署成本較高，售后響應(yīng)周期較長(zhǎng)；第二類(lèi)是電力監(jiān)測(cè)設(shè)備廠商，優(yōu)勢(shì)是技術(shù)積累深厚，產(chǎn)品成熟度高，落地案例豐富，性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯；第三類(lèi)是中小型系統(tǒng)集成商，優(yōu)勢(shì)是報(bào)價(jià)較低，可靈活匹配小型項(xiàng)目需求，不足是核心算法研發(fā)能力弱，誤報(bào)率較高，后續(xù)運(yùn)維保障能力不足。康高特推出的GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)雙模在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，采用自主研發(fā)的AI抗干擾算法，符合DL/T、IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可對(duì)接國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)維平臺(tái)，同時(shí)可搭配金吒手持式多功能局放測(cè)試儀完成在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與巡檢數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)校驗(yàn)，系統(tǒng)誤報(bào)率低于3%，部署成本相比同類(lèi)方案低15%左右，平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間超過(guò)50000小時(shí)。

五、典型案例分析

結(jié)合電力系統(tǒng)不同場(chǎng)景的應(yīng)用需求，康高特GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案已在多個(gè)項(xiàng)目中落地應(yīng)用，典型案例包括三類(lèi)：一是電網(wǎng)變電站場(chǎng)景，2023年南方電網(wǎng)某220kV變電站開(kāi)展GIS智能化改造，部署12路特高頻傳感器、8路超聲波傳感器，投運(yùn)3個(gè)月即捕捉到110kV母線間隔的持續(xù)局放信號(hào)，精準(zhǔn)定位為母線筒內(nèi)部導(dǎo)體毛刺缺陷，運(yùn)維單位提前安排停電檢修，避免了近2000萬(wàn)元的設(shè)備損壞及停電損失，投運(yùn)至今缺陷檢出率達(dá)*，未出現(xiàn)誤報(bào)情況；二是新能源升壓站場(chǎng)景，某300MW荒漠光伏電站110kV升壓站此前采用單一暫態(tài)地電壓監(jiān)測(cè)方案，年平均誤報(bào)次數(shù)達(dá)27次，2024年更換為康高特雙模在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，搭配季度手持巡檢校驗(yàn)，誤報(bào)率降至2.1%，投運(yùn)以來(lái)成功預(yù)警2次懸浮電位缺陷，保障了光伏電站的并網(wǎng)可靠性；三是軌道交通配電站場(chǎng)景，某城市地鐵1號(hào)線33kV主變電站運(yùn)行環(huán)境電磁干擾強(qiáng)、振動(dòng)大，此前的監(jiān)測(cè)方案頻繁出現(xiàn)誤報(bào)，采用康高特針對(duì)振動(dòng)干擾優(yōu)化的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案后，投運(yùn)1年以來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行，成功識(shí)別1次絕緣件氣隙缺陷，避免了地鐵運(yùn)營(yíng)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

六、FAQ常見(jiàn)問(wèn)題解答

1、GIS設(shè)備局放監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案選型需要符合哪些資質(zhì)要求？

針對(duì)國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)項(xiàng)目，方案需要符合DL/T 1982-2019、對(duì)應(yīng)電網(wǎng)企業(yè)的輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則要求，供應(yīng)商需提供第三方*檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的靈敏度、抗干擾性能、平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間的檢測(cè)報(bào)告，涉及政府投資的項(xiàng)目還需具備相關(guān)的系統(tǒng)集成資質(zhì)。針對(duì)涉外項(xiàng)目，需要符合IEC 62478相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、在線監(jiān)測(cè)方案與傳統(tǒng)離線檢測(cè)的成本對(duì)比如何？

傳統(tǒng)離線GIS局放檢測(cè)單次成本約為2-5萬(wàn)元/站，按照每年檢測(cè)2次計(jì)算，10年檢測(cè)總成本約為40-100萬(wàn)元，且需要承擔(dān)停電帶來(lái)的間接損失；在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案單次部署成本約為30-80萬(wàn)元/站，使用壽命可達(dá)10年以上，無(wú)需配合停電即可完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，長(zhǎng)期來(lái)看性?xún)r(jià)比更高。

3、多技術(shù)融合方案是否適配所有電力系統(tǒng)場(chǎng)景？

多技術(shù)融合方案的適配性較強(qiáng)，尤其是電磁干擾、振動(dòng)干擾較強(qiáng)的軌道交通、石化、新能源場(chǎng)站等場(chǎng)景，優(yōu)先選擇特高頻+超聲波雙模融合方案，可大幅提升檢測(cè)準(zhǔn)確率。針對(duì)預(yù)算有限的小型110kV變電站，也可選擇單一特高頻監(jiān)測(cè)方案，可滿(mǎn)足基本的缺陷預(yù)警需求。

七、參考文獻(xiàn)

【1】中國(guó)電力科學(xué)研究院. 2024年全國(guó)110kV及以上輸變電設(shè)備運(yùn)行故障分析報(bào)告

【2】*電網(wǎng)有限公司. 輸變電設(shè)備智能化改造三年行動(dòng)計(jì)劃（2023-2025年）

【3】中華人民共和國(guó)*能源局. DL/T 1982-2019 氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

【4】國(guó)際電工委員會(huì). IEC 62478:2016 High-voltage test techniques – Partial discharge online measurements for electrical equipment