GIS局部放电超声波定位检测系统 CNR216-035

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了GIS局部放电超声波定位检测系统，有效提高了作业效率与安全水平。GIS（气体绝缘组合电器）将断路器、隔离开关、互感器等一次设备全部封装在充满 SF6 气体的金属壳体内。这种全封闭结构虽然具有稳定性高、占地面积小、受环境干扰少的优点，但也带来了一个难题：一旦内部发生局部放电，定位故障气室异常困难。

局放产生的超声波信号在 GIS 金属筒体内的传播路径十分复杂。信号在筒体的法兰、拐角和 T 型接头处会发生多次反射、折射，到达外壳传感器的信号在时间和幅值上都与直接路径相差很大。传统的超声波局放检测使用单个传感器逐点检测，听到异常信号后无法判断放电点具体位于哪一个气室，排查效率低、容易误判。团队由此着手建立多传感器联合的超声波定位检测系统。

存在问题

一是定位困难，GIS 全封闭结构下，局放超声波信号在筒体内经法兰、拐角、T 型接头多次反射折射，传播路径复杂，难以判断放电点的具体位置；二是单点检测局限，传统方式用单个传感器逐点听诊，只能判断"有无局放"，无法定位到具体气室，排查需反复拆接传感器；三是效率低易误判，逐点检测费时费力，且因信号传播复杂，单点听诊容易误判，导致盲目拆检，浪费检修资源。

创新目标

构建 GIS 局部放电超声波定位检测系统，在 GIS 各气室外壳布置多只超声波传感器协同采集，依据各传感器接收到局放信号的时间差与幅值衰减，结合筒体几何模型解算放电点所在的气室与位置，将"逐点听诊"升级为"阵列定位"，实现不依赖开盖即可快速、准确定位故障气室。

技术方案

系统在 GIS 各气室外壳的关键位置布置多只超声波传感器，同步采集局放信号。相比单点检测，多传感器阵列能够从多个位置同时捕获同一个局放源发出的信号。

在定位算法上，系统依据各传感器接收到信号的时间差（到达时间差）与幅值衰减幅度进行联合分析。局放信号到达不同传感器的传播路径长短不同，导致到达时间和信号幅值存在差异；结合 GIS 筒体的几何模型，可以反推出放电源的大致位置，进而锁定其所在的气室。

通过多传感器时差加幅值的联合定位，系统无需开盖即可快速锁定异常气室，大幅缩小了排查范围，定位的准确性与效率同步提高。

创新亮点

该系统的亮点在于"多传感器阵列定位"：多传感器时差加幅值联合定位，将"逐点听诊"升级为"阵列定位"；不依赖开盖即可锁定故障气室；缩短排查范围、减少盲目拆检，让 GIS 局放定位更准、更快、更省。

落地应用效果

系统在 GIS 设备局放排查中应用后，能够快速锁定异常气室，减少了盲目拆检，定位效率与准确性明显提升，为 GIS 的内部绝缘缺陷排查提供了有力支持，检修的针对性与效率同步改善。

产出物：GIS 局部放电超声波定位检测系统一套（多传感器阵列、时差与幅值联合定位算法），以及配套的操作说明。

适用场景：GIS 设备内部局部放电的定位检测、全封闭电器局放源气室的快速定位，以及其他需要阵列定位的超声波局放检测场景。

常见问题

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。具体应用时可根据现场实际情况进行调整。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。经过实际应用验证，综合效益显著。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性，拓展更多应用场景。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。