无人机搭载特高频传感装置：革新高压电气设备局部放电检测技术 CNR223-199

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了无人机搭载特高频传感装置：革新高压电气设，有效提升了作业效率与安全水平。高压电气设备在长期运行中，绝缘内部可能产生局部放电。这种放电量微弱，却是设备绝缘劣化的重要征兆。及时发现局部放电缺陷，对避免设备突发故障、保障电网安全运行具有重要意义。特高频检测法是局部放电检测的常用手段，在电力行业已有多年应用基础。

传统特高频检测方式多由人工手持传感器贴近设备进行，受设备结构、安装位置和现场安全距离限制，传感器往往难以到达最佳检测位置。信号在传播路径中衰减明显，设备内部存在多处检测盲区，灵敏度不足，容易漏判早期缺陷。检测结果对人员经验依赖较大，不同人员操作的一致性也难以保证。

针对上述问题，本项目将特高频传感装置搭载于M300无人机，利用无人机的高机动性和灵活悬停能力，使传感器能够近距离、多角度靠近高压电气设备，从检测方式上解决信号衰减和盲区问题，提高局部放电检测的准确性和稳定性。

存在问题

• 信号衰减大。传统人工检测受安全距离和设备结构限制，传感器与放电源之间距离较远，特高频信号在传播过程中衰减明显，微弱放电信号容易被背景噪声淹没。
• 检测盲区多。高压设备结构复杂，部分检测部位人员难以到达或无法保持合适角度，形成固定检测盲区，缺陷容易遗漏。
• 灵敏度不足。受距离和遮挡影响，传统方式对早期微弱放电信号的捕捉能力有限，难以在缺陷初期作出判断。
• 检测一致性差。人工手持检测的路径、角度和停留时间依赖个人经验，不同人员、不同轮次之间结果可比性不强。
• 复杂环境适应性有限。变电站现场电磁环境复杂，传统检测方式在部分场景下识别典型放电缺陷类型的准确性有待提高。

创新目标

本项目旨在研发一种无人机搭载特高频传感装置的检测设备，通过无人机的机动性和灵活悬停能力，将特高频传感器安全、稳定地送达高压电气设备附近，实现近距离、多角度检测。目标是在保持特高频检测原有技术优势的基础上，显著降低信号衰减、减少检测盲区、提高检测灵敏度，并能够在复杂现场环境中稳定识别典型局部放电缺陷类型，为220千伏及以上变电设备和输电设备的巡检及诊断性试验提供技术支撑。

技术方案

设备由M300无人机平台和特高频传感装置两部分组成。特高频传感装置安装于无人机下方，随无人机飞行到达检测位置。无人机具备良好的悬停稳定性和位置控制能力，可在设备附近保持安全距离并调整检测角度。传感装置负责接收设备内部局部放电产生的特高频信号，并将信号传输至地面检测单元进行处理和显示。

操作流程上，检测人员先根据设备结构和巡检要求规划飞行路径，确定各检测点位。无人机起飞后按路径依次到达检测位置，在指定点位悬停，传感装置采集特高频信号。地面人员实时观察信号特征，对异常点位进行重点复测和记录。检测完成后，依据信号图谱判断是否存在局部放电及可能的缺陷类型。

整套方案将传感器从人工手持改为无人机搭载，检测位置更靠近设备，检测角度更灵活，减少了因距离和遮挡造成的信号损失。同时，固定路径和悬停点位使检测过程更规范，不同轮次检测结果具有更好的可比性。

创新亮点

• 无人机搭载传感装置：将特高频传感装置集成到M300无人机上，利用无人机机动性实现近距离检测，突破人工检测的位置限制。
• 降低信号衰减：传感器可贴近设备检测，缩短信号传播路径，显著减少特高频信号在空气中的衰减。
• 减少检测盲区：无人机可多角度、多位置悬停，涵盖人工难以到达的部位，明显缩小检测盲区范围。
• 提高检测灵敏度：近距离采集使微弱放电信号更易被捕捉，对早期缺陷的检出能力明显增强。
• 复杂环境适应性强：设备在复杂现场环境中能够稳定工作，可识别并判断多种典型局部放电缺陷类型。

落地应用效果

目前，该设备已完成实验室环境验证，技术成熟度较高，具备进一步产业化条件。实验室验证表明，设备能够稳定采集特高频信号，并对典型局部放电缺陷类型作出识别判断。在应用前景方面，该设备可广泛用于220千伏及以上变电设备、输电设备的巡检及诊断性试验，为电力系统安全运行提供技术保障。

对产业单位而言，转化该成果可提供实用、准确的局部放电检测服务，有助于及时发现并处理设备缺陷，降低设备故障率，提高电力系统稳定性和可靠性。该技术的推广应用也将促进电力行业检测方式的进步。

产出物：无人机搭载特高频传感装置的局部放电检测设备一套，含M300无人机平台、特高频传感装置及地面检测单元。

适用场景：220千伏及以上变电设备、输电设备的巡检及诊断性试验。

常见问题

Q：该设备目前处于什么阶段？

A：已完成实验室环境验证，技术成熟度较高，具备进一步产业化条件。

Q：无人机搭载传感装置主要解决什么问题？

A：主要解决传统特高频检测信号衰减大、盲区多、灵敏度不足的问题，通过近距离多角度检测提升缺陷检出率。

Q：该设备适用于哪些场景？

A：适用于220千伏及以上变电设备、输电设备的巡检及诊断性试验，可在复杂现场环境中识别典型局部放电缺陷类型。

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。