摘要
本文圍繞電力電纜絕緣狀態(tài)檢測與運維提升需求，系統(tǒng)梳理振蕩波局部放電測試（OWTS）技術的發(fā)展歷程，深入剖析OWTS測試系統(tǒng)的核心工作原理，客觀對比該技術與傳統(tǒng)電纜預防性試驗方法的優(yōu)劣，梳理現(xiàn)行*、行業(yè)及國際相關技術標準規(guī)范，結合電網(wǎng)實際運維場景給出OWTS設備選型與應用建議，可為電力電纜狀態(tài)檢測、缺陷研判、運維決策提供技術參考，適用于電力運維、檢測、檢修及相關技術從業(yè)人員學習與借鑒。
在“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略推進下，我國新型電力系統(tǒng)建設持續(xù)提速，城市配網(wǎng)、高壓輸電網(wǎng)絡電纜化率穩(wěn)步提升，交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜已成為電能輸送的核心設備。電纜長期運行過程中，受絕緣老化、施工安裝缺陷、外力破壞、環(huán)境侵蝕等因素影響，易產(chǎn)生潛伏性絕緣缺陷，逐步引發(fā)局部放電、絕緣劣化，最終導致線路跳閘、停電等故障，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)工頻耐壓、超低頻耐壓等預防性試驗方法存在絕緣損傷風險高、潛伏性缺陷檢出能力弱、作業(yè)耗時長等短板，難以適配現(xiàn)階段電纜狀態(tài)檢修、精準運維的工作需求。
振蕩波局部放電測試（OWTS）是一種低損傷、高精度的電纜絕緣檢測技術，依托阻尼振蕩波電壓激勵與局部放電信號精準采集分析技術，可有效識別電纜本體及附件潛伏性絕緣缺陷，具備非破壞性、作業(yè)高效、定位精準等優(yōu)勢，目前已廣泛應用于*電網(wǎng)、南方電網(wǎng)電纜交接試驗、例行巡檢及故障隱患排查工作，是當前電力電纜絕緣狀態(tài)評估的核心技術手段之一。
一、技術背景與發(fā)展歷程
電纜振蕩波局部放電測試技術的迭代升級，完全貼合電力電纜從“定期檢修”向“狀態(tài)檢修”轉型的行業(yè)需求，整體歷經(jīng)實驗室理論研究、樣機試制試點、工程規(guī)模化推廣三個核心階段。
20世紀90年代，歐洲電力科研機構率先提出阻尼振蕩波電纜檢測技術理念，旨在解決傳統(tǒng)耐壓試驗易損傷電纜完好絕緣、無法精準識別潛伏缺陷的行業(yè)痛點。后續(xù)國際電工委員會啟動相關技術標準編制，明確阻尼振蕩波可作為電纜現(xiàn)場絕緣試驗的有效激勵方式，為技術工程應用奠定了國際規(guī)范基礎。
我國OWTS技術研究與國產(chǎn)化應用起步于21世紀初，國內科研院所及電力企業(yè)逐步開展振蕩波測試原理、高壓諧振控制、微弱局放信號采集等核心技術攻關，打破國外技術壟斷。*電網(wǎng)率先開展技術試點應用，逐步將OWTS測試納入中低壓電纜交接試驗、狀態(tài)巡檢推薦項目。2018年，電力行業(yè)標準《振蕩波局部放電測試系統(tǒng)技術條件》（DL/T 1815-2018）正式發(fā)布，統(tǒng)一了國內OWTS設備的技術參數(shù)、性能指標、試驗方法及檢測要求，徹底規(guī)范了行業(yè)應用場景，為技術規(guī)模化普及提供了標準支撐。
經(jīng)過多年工程迭代，OWTS技術已在國內各級電網(wǎng)全面推廣，廣泛應用于10kV~110kV XLPE電力電纜絕緣檢測，有效彌補了傳統(tǒng)試驗技術的短板，大幅提升了電纜潛伏性絕緣缺陷的檢出能力，為電纜狀態(tài)檢修、隱患提前治理提供了關鍵技術支撐。
二、核心原理深度解析
OWTS系統(tǒng)的核心工作原理為：通過直流高壓對被測電纜電容充電，充電完成后觸發(fā)開關形成LC阻尼諧振回路，產(chǎn)生符合標準的振蕩波電壓作用于電纜絕緣，激勵絕緣內部潛伏性缺陷產(chǎn)生局部放電信號；通過高精度傳感器采集局放脈沖信號，經(jīng)信號降噪、特征提取、算法分析后，實現(xiàn)缺陷的精準定位與類型判別，完成電纜絕緣狀態(tài)評估。整套系統(tǒng)主要由高壓發(fā)生單元、信號采集單元、數(shù)據(jù)分析單元三部分組成，各單元協(xié)同完成全流程檢測工作。
（一）高壓發(fā)生單元
該單元由高壓直流電源、高壓控制開關、諧振電抗器等核心部件組成，是產(chǎn)生標準阻尼振蕩波電壓的核心模塊。設備工作時，高壓直流電源對被測電纜電容進行勻速充電，待電壓升至預設試驗值后，高壓開關快速動作，使電纜電容與諧振電抗器構成LC諧振回路，產(chǎn)生特定頻率的阻尼振蕩波電壓。依據(jù)標準要求，電纜測試振蕩波頻率區(qū)間為30Hz~300Hz，波形衰減緩慢，單周期電壓衰減量滿足現(xiàn)場試驗要求，單次試驗電壓作用時間極短，可有效避免對完好電纜絕緣造成累積損傷，契合非破壞性檢測的核心要求。
（二）信號采集單元
信號采集單元主要包含高頻電流傳感器（HFCT）、信號調理與采集模塊，部分設備搭配超高頻輔助傳感模塊，用于捕捉電纜局部放電產(chǎn)生的脈沖信號與電磁波信號。傳感器具備寬頻帶、高靈敏度特性，可精準捕捉微弱局放脈沖信號，信號經(jīng)調理模塊完成濾波、放大、模數(shù)轉換后，傳輸至數(shù)據(jù)分析單元。其中高頻電流傳感器多夾持于電纜接地引線處，采集局放脈沖電流信號，是核心檢測傳感部件；超高頻傳感器主要用于輔助識別電纜終端、中間接頭等附件缺陷，多維度提升信號采集完整性與可靠性。
（三）數(shù)據(jù)分析單元
數(shù)據(jù)分析單元為系統(tǒng)核心運算與研判模塊，內置信號處理算法與缺陷分析模型。首先通過噪聲門限過濾、脈沖極性鑒別、小波變換等多重降噪算法，剔除施工現(xiàn)場電磁干擾、設備雜波等無效信號，精準提取有效局部放電脈沖；其次基于行波傳輸原理，通過計算放電脈沖往返傳播時間差，結合XLPE電纜電磁波傳播波速，精準測算缺陷位置，實現(xiàn)電纜缺陷定點定位；*依托局放信號的幅值、相位、重復率、脈沖序列等特征參數(shù)，判別缺陷類型，可有效識別絕緣氣隙、沿面爬電、懸浮電位放電等典型潛伏性缺陷，為運維人員制定檢修、更換、監(jiān)測方案提供數(shù)據(jù)支撐。
三、技術優(yōu)勢與局限性
相較于工頻耐壓、超低頻耐壓、絕緣電阻測試等傳統(tǒng)電纜絕緣檢測技術，振蕩波局部放電測試技術具備顯著的應用優(yōu)勢，適配現(xiàn)階段電纜狀態(tài)檢修需求，但受技術原理與現(xiàn)場條件限制，仍存在一定應用局限性，需結合場景合理選用。
（一）核心技術優(yōu)勢
一是檢測非破壞性、安全性高。OWTS單次試驗電壓作用時間極短，僅為毫秒級，遠低于工頻耐壓1min、超低頻耐壓數(shù)小時的作用時長，不會對完好XLPE電纜絕緣造成不可逆損傷，無累積老化效應，可反復用于在運電纜周期性巡檢，契合狀態(tài)檢修的常態(tài)化檢測需求。
二是作業(yè)效率高、適配批量檢測。整套測試流程操作簡便、耗時短，單段中低壓電纜完整檢測時長可控，相較于超低頻耐壓試驗大幅縮短作業(yè)時長，有效降低停電作業(yè)成本，適配配網(wǎng)海量電纜批量檢測、集中排查的工作場景。
三是缺陷檢出精度高、針對性強。該技術可精準捕捉電纜內部微小潛伏性局放缺陷，能夠提前識別絕緣老化、施工損傷、附件密封不良等傳統(tǒng)試驗難以發(fā)現(xiàn)的隱性缺陷，缺陷識別針對性強，可從源頭規(guī)避電纜突發(fā)性故障，提升電網(wǎng)隱患治理前置性。
（二）技術應用局限性
一是長距離電纜檢測精度受限。受振蕩波電壓傳輸衰減特性影響，超長距離輸電電纜檢測過程中，電壓衰減、信號損耗會導致局放信號信噪比下降，缺陷定位精度、識別準確率有所降低，更適配中短距離配網(wǎng)電纜檢測，超長高壓輸電電纜需搭配其他檢測技術聯(lián)合研判。
二是現(xiàn)場強干擾環(huán)境適應性有限。在變電站、密集電力設備區(qū)等強電磁干擾現(xiàn)場，雜散信號易與微弱局放信號疊加，若未做好信號屏蔽與降噪處理，會小幅影響缺陷識別精度，作業(yè)時需依托設備抗干擾算法及現(xiàn)場簡易屏蔽措施優(yōu)化檢測效果。
三是故障檢測范圍存在限定。OWTS技術僅針對電纜絕緣類潛伏性局部放電缺陷有效，無法識別金屬性接地、電纜斷線、外護層破損等非局放類故障，針對復雜電纜故障場景，需結合電纜故障測距、紅外測溫等技術開展聯(lián)合檢測。
四、技術標準與規(guī)范要求
目前國內已形成覆蓋設備性能、試驗流程、結果判定、運維應用的完整OWTS技術標準體系，同時配套國際通用試驗規(guī)范，為技術標準化、規(guī)范化應用提供了全面依據(jù)。
（一）國內行業(yè)標準
1. 設備技術標準：《振蕩波局部放電測試系統(tǒng)技術條件》（DL/T 1815-2018）是國內OWTS設備核心標準，明確了不同電壓等級OWTS系統(tǒng)的技術參數(shù)、性能指標、試驗方法、檢驗規(guī)則，規(guī)范了設備局放檢測靈敏度、缺陷定位精度、電壓輸出誤差、波形參數(shù)等核心指標，是設備選型、檢測驗收的核心依據(jù)。
2. 試驗運維規(guī)范：《電力設備預防性試驗規(guī)程》（DL/T 596-2021）明確將振蕩波局部放電測試列為10kV~110kV XLPE電力電纜預防性試驗、交接試驗的可選方法，規(guī)范了試驗電壓、試驗時長、作業(yè)流程及缺陷判定基本原則，為現(xiàn)場檢測作業(yè)提供了合規(guī)性依據(jù)。同時，國網(wǎng)、南網(wǎng)電纜運維規(guī)程均將OWTS檢測結果納入電纜狀態(tài)評價核心指標，用于指導電纜狀態(tài)分級、周期巡檢、缺陷整改等運維工作。
（二）國際標準
IEC 60060-3《高電壓試驗技術 第3部分：現(xiàn)場試驗》明確將阻尼振蕩波電壓列為電力電纜現(xiàn)場絕緣檢測的標準激勵波形，統(tǒng)一了振蕩波波形參數(shù)、試驗基本要求、現(xiàn)場試驗準則，國內OWTS技術參數(shù)、試驗流程均與該國際標準保持一致，保障了技術應用的通用性與規(guī)范性。
五、應用場景與選型建議
依托技術特性，OWTS已全面應用于電力電纜全生命周期運維場景，涵蓋新建電纜交接驗收、在運電纜狀態(tài)巡檢、故障電纜隱患排查三大核心場景。結合現(xiàn)場作業(yè)需求與標準要求，可從電壓等級、設備性能、現(xiàn)場適應性、數(shù)據(jù)兼容性四個維度開展設備選型。
（一）核心應用場景
1. 新建電纜交接驗收。電纜敷設、終端及中間接頭安裝施工完成后，可通過OWTS測試排查施工過程中產(chǎn)生的電纜本體劃傷、絕緣擠壓損傷、接頭安裝工藝缺陷、密封不良等隱性問題，杜絕帶缺陷電纜投運，從源頭保障新建線路投運安全，是現(xiàn)階段電纜工程竣工驗收的重要技術手段。
2. 在運電纜狀態(tài)巡檢。針對運行年限較長、高負荷運行、老舊城區(qū)改造等重點高危電纜，可開展周期性OWTS局放檢測，精準識別絕緣老化、長期疲勞運行引發(fā)的潛伏性局放缺陷，提前發(fā)現(xiàn)隱患并安排整改，替代傳統(tǒng)破壞性耐壓試驗，實現(xiàn)電纜狀態(tài)精準運維。
3. 故障后隱患排查。電纜發(fā)生跳閘、異常故障并完成故障點修復后，可通過OWTS對整段電纜開展全面檢測，排查故障區(qū)段周邊是否存在其他未暴露的潛伏性絕緣缺陷，避免單一故障修復后遺留隱性隱患，防止線路重復故障跳閘。
（二）設備選型核心建議
1. 匹配電纜電壓等級。嚴格按照被測電纜額定電壓等級選型配套OWTS設備，10kV、35kV配網(wǎng)電纜選用對應中低壓等級測試系統(tǒng)，110kV高壓電纜選用高壓專用測試系統(tǒng)，設備*試驗電壓需滿足標準規(guī)定的1.7U0試驗要求，適配不同電壓等級電纜的試驗規(guī)范。
2. 滿足標準核心參數(shù)。選型設備性能需完全符合DL/T 1815-2018標準要求，保障局放檢測靈敏度、缺陷定位精度、電壓輸出穩(wěn)定性等核心指標達標，設備需具備*第三方檢測認證報告，確保檢測數(shù)據(jù)精準、合規(guī)、有效，滿足電網(wǎng)運維數(shù)據(jù)溯源要求。
3. 適配現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。配網(wǎng)電纜檢測多為戶外、施工現(xiàn)場，作業(yè)空間有限、轉運難度大，優(yōu)先選用便攜式、輕量化設備，適配車載、人工搬運等多種轉運方式；同時設備需搭載智能抗干擾算法，可適配復雜電磁環(huán)境下的檢測作業(yè)，保障現(xiàn)場測試穩(wěn)定性。
4. 兼容數(shù)字化運維需求。適配電網(wǎng)數(shù)字化、智能化運維趨勢，設備需支持檢測數(shù)據(jù)本地存儲、一鍵導出，可對接電網(wǎng)設備狀態(tài)管理、運維管控等數(shù)字化平臺，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)信息化歸檔、缺陷數(shù)據(jù)動態(tài)更新，支撐電纜全生命周期數(shù)字化管理。
六、技術發(fā)展趨勢與展望
隨著新型電力系統(tǒng)建設與電網(wǎng)數(shù)字化轉型持續(xù)深化，電力電纜運維逐步向智能化、精準化、無人化方向升級，振蕩波局部放電測試技術也將圍繞智能檢測、帶電作業(yè)、多技術融合、數(shù)字賦能四大方向持續(xù)迭代，進一步提升電纜絕緣狀態(tài)評估的性與高效性。
一是檢測智能化升級。依托深度學習、人工智能算法，優(yōu)化信號降噪、缺陷識別、故障研判模型，實現(xiàn)現(xiàn)場干擾信號自動過濾、局放缺陷自動分類、缺陷風險自動評級、運維建議自動生成，大幅降低人工研判門檻，提升檢測效率與研判準確率，實現(xiàn)檢測分析全流程智能化。
二是帶電檢測技術突破。現(xiàn)階段常規(guī)OWTS技術需停電開展檢測，一定程度影響供電可靠性。未來行業(yè)將重點攻關振蕩波帶電檢測技術，通過非接觸式耦合、感應激勵等新型技術原理，實現(xiàn)不停電狀態(tài)下電纜局放檢測，徹底解決停電檢測與供電可靠性的矛盾，拓展技術應用場景。
三是多技術融合檢測。單一檢測技術存在場景局限性，未來OWTS技術將與高頻局放檢測、紅外熱成像檢測、電纜接地電流監(jiān)測、分布式光纖測溫等技術深度融合，構建多維度、全方位的電纜狀態(tài)感知體系，實現(xiàn)電纜絕緣、附件、運行環(huán)境、溫升狀態(tài)的全要素監(jiān)測，提升狀態(tài)評估的全面性與準確性。
四是數(shù)字化生態(tài)賦能。依托電網(wǎng)數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)平臺，將OWTS檢測數(shù)據(jù)與電纜出廠參數(shù)、施工資料、歷史運維數(shù)據(jù)、故障記錄深度融合，構建電纜全生命周期數(shù)字檔案，通過大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)絕緣缺陷發(fā)展趨勢預判、故障風險預警，支撐電網(wǎng)狀態(tài)檢修策略動態(tài)優(yōu)化，全面提升電纜線路安全運行水平。
