交流工频耐压试验智能化监测装置：提升效率，保障安全 CNR223-262

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了交流工频耐压试验智能化监测装置：提升效率，有效提升了作业效率与安全水平。交流工频耐压试验是检验变电设备绝缘性能的关键手段，试验过程中需要持续监测试验仪器的接地电流和输出电压等参数。传统方式下，这些参数的监测依赖人工读表与手动记录，试验人员需在加压过程中同步观察多路信号，工作强度大且容易遗漏异常波动。

随着电网规模扩大，变电设备交流工频耐压试验检测工作量持续增长。以山东省电力公司为例，每年开展此类试验检测工作可达1万次。每次试验均需安排专人进行参数监测与分析，人工成本累积明显，同时人工监测在准确性和实时性上存在固有局限。

基于上述背景，项目组研制了交流工频耐压试验智能化监测装置，旨在通过多线程电流电压监测技术，实现试验过程关键参数的自动采集、分析与预警，降低人工依赖，提升监测质量。

存在问题

• 人工监测效率低。试验过程中需专人持续观察多路电压电流信号，每次试验均占用人力，累计成本高。
• 异常响应不及时。人工读表存在间隔，接地电流或输出电压出现异常波动时，难以及时发现并触发警报。
• 数据记录不完整。手动记录方式难以同步生成连续的变化趋势曲线，不便于后续运检分析。
• 多通道同步性差。传统监测手段对多路信号的采集存在时间偏差，影响参数关联分析的准确性。
• 安全风险较高。试验人员需近距离监测带电设备，缺乏有效的远程预警手段，人身安全保障不足。

创新目标

研制一种集成多线程电流电压监测技术的智能化装置，实现对多路电压及电流信号的精确采集与分析，实时监测交流工频耐压过程中试验仪器的接地电流及输出电压等关键参数，同步生成变化趋势曲线并展示于人机交互界面，具备多线程阈值设定与异常警报功能，从而节省人工分析成本、提高试验效率、保障检修人员安全。

技术方案

装置首先将采集到的信号通过电压互感器和电流互感器转换为幅值在-5V至+5V之间的交流输入信号，随后利用低通滤波电路进行滤波处理，消除噪声干扰。滤波后的信号通过采样/保持电路进行同步采样和保持，转换为离散信号，为后续数字处理奠定基础。为降低成本并提高效率，装置采用同步采样和分时转换的设计思路，利用A/D转换器和一个多路选通开关对多个通道进行依次选择并转换。在每个采样点，A/D转换器对所有选定通道进行转换，确保数据的准确性和实时性。

采样/保持器与A/D转换器的时钟脉冲配合是关键环节，通过频率测量及跟踪锁相技术，实现精确的时间同步。转换后的数字信号送入微处理器进行处理，计算出相应的有效值，完成交流电力参数的测量。装置还能实时监测分析交流工频耐压过程中试验仪器的接地电流及其输出电压等关键参数，同步生成变化趋势曲线，并在人机交互界面上进行展示。

操作流程上，试验人员启动装置后，系统自动完成信号采集、滤波、采样保持、A/D转换和微处理器计算，实时输出各通道有效值及趋势曲线。装置具备设定多线程电流电压阈值的功能，当检测到异常时，触发警报模块，及时提醒操作人员采取措施。

创新亮点

• 多线程同步监测：通过同步采样和分时转换设计，实现多路电压电流信号的精确采集，保证数据准确性和实时性。
• 锁相同步技术：利用频率测量及跟踪锁相技术，使采样/保持器与A/D转换器时钟脉冲精确配合，实现时间同步。
• 实时趋势分析：同步生成接地电流及输出电压变化趋势曲线，在人机交互界面展示，便于运检分析。
• 阈值预警功能：支持设定多线程电流电压阈值，检测到异常时自动触发警报模块，提醒操作人员及时处置。
• 成本效益突出：以山东省电力公司每年1万次试验测算，每次节省1人的人工成本300元，年度可节约人工成本300万元。

落地应用效果

该装置在山东省电力公司变电设备交流工频耐压试验检测工作中应用后，显著节省了人工分析成本，提高了试验效率。装置减少了人工依赖，提高了监测的准确性和实时性，为运检分析提供了可靠数据支持，为检修人员提供了安全保障，有助于电网的稳定运行。

从社会效益看，装置的应用降低了试验人员近距离监测带电设备的安全风险，异常预警功能使操作人员能够及时采取措施，提升了试验过程的安全水平。装置生成的趋势曲线和监测数据为设备状态评估提供了依据，支撑检修决策。

产出物：交流工频耐压试验智能化监测装置一套，含信号采集模块、A/D转换与微处理器处理单元、人机交互界面及警报模块。

适用场景：变电设备交流工频耐压试验检测，适用于电力行业试验仪器接地电流及输出电压的实时监测与分析。

常见问题

Q：装置如何保证多通道采样的同步性？

A：通过采样/保持电路进行同步采样和保持，并利用频率测量及跟踪锁相技术，使采样/保持器与A/D转换器时钟脉冲精确配合，实现时间同步。

Q：装置能否在试验异常时及时提醒？

A：可以。装置支持设定多线程电流电压阈值，当检测到异常时触发警报模块，及时提醒操作人员采取措施。

Q：装置的应用效益如何？

A：以山东省电力公司每年1万次试验测算，每次节省1人的人工成本300元，年度可节约人工成本300万元，同时提升监测准确性和实时性，保障检修人员安全。

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。

本文由中广研创新整理。