变压器多模态光总线局放在线监测及AI诊断系统

变压器作为超高压电力系统的核心枢纽设备，承担着跨区域电力传输、电压等级转换的关键职能，其安全稳定运行直接关系到主网乃至整个电力系统的可靠性。针对 500kV 变压器的局部放电在线监测，除了具备一般变压器在线监测的共性价值外，还因设备自身特性和系统定位，体现出更特殊、更关键的重要性，如下：

1. 超高压下局部放电的 “加速破坏性” 要求更早预警

2. 枢纽地位决定故障影响的 “系统性连锁风险”

3. 高运维成本倒逼 “状态检修” 的精准化

4. 复杂工况下的动态风险防控

华君变压器局放在线监测解决方案，在目标变压器设备分布式部署多模态局放传感器（具体布点位置及数量根据现场踏勘结果确认）。通过光纤组成自愈环网总线进行高速无损通信。在现地部署网络配电柜，其中部署根光交换机和边缘计算工控机并提供电源供电。传感器光通信自组网络通过光纤与根光交换机连接，根光交换机再通过RJ45网线或光纤将数据传输给后台监控系统。整体架构组成如下：

感知层包括：变压器多模态传感器。各传感器均为有源有线工作模式，由自愈环光交换总线实现串联通信，通过自愈环光交换机将数据传输到本地工控机系统。

网络层包括：自愈环光交换机、本地交换机等。

应用层包括：本地工控机系统和后台集控中心系统。前者实现数据的现地存储、处理及图谱可视化等，再将处理后的结果数据（以及原始数据）通过千兆交换机同步到集控中心系统进行统一存储、处理和人机界面可视化。

方案特点1：多模态一体化窄带频域测量

华君变压器多模态局放传感器，根据部署位置的不同具备不同的形态。

部署在变压器本体的多模态传感器，内置光通信模块，同时监测局放产生的UHF、TEV、AE和温湿度信号。

部署在铁芯接地和夹件接地出的多模态传感器，内置光通信模块，通过同轴电缆引出两个HFCT高频电流探头，通过固定件固定在铁芯接地和夹件接地的铜排上，测量局放产生的接地高频电流信号。

部署在高压侧/低压侧封闭母线上的多模态传感器，内置光通信模块，通过复合电缆引出TEV+AE+温湿度一体化传感器，监测局放产生的TEV、AE和温湿度信号。

方案特点2：自愈性高速无损耗光环网通信

分布式多模态传感器+自愈环光通信总线结合，提高了系统的集成度，系统构架简单清晰，降低了项目实施成本。整体方案通信效率高，信息可靠性高且抗干扰能力强。数据传输速率可达Gbps，支持规模化局放传感器的数据全双工并发。光通信不受电磁场和环境影响，路径单一等明显的稳定性特征，避免现场复杂电磁环境对监测的影响，提高系统的抗干扰能力。自愈特性使得任意通信节点异常，或者链路损坏，都不影响其它节点及链路数据传输。基于高速光环网通信及阵列信号处理技术可实现分米~厘米级别的局放源定位功能。

方案特点3：

整体方案采用前端本地轻量级计算+边缘AI计算的边端结合处理架构，减轻了后端数据存储及处理的难度和成本，同时提高了现场异常发现及故障诊断的实时性和有效性。边缘计算采用机理模型+AI模型融合计算方式，对变压器绝缘健康状态实施多模态、大数据、自适应的动态监测和智能故障预警。

开关柜多模态局放＋温度综合在线监测及AI诊断系统

开关柜是电力系统中至关重要的组成部分，主要用于控制和保护电力系统的正常运行。它能够连接或切断电路，控制电流的流向，以及保护电路免受短路、过载等故障的影响。开关柜的安全、高效运行对于确保电力系统的稳定性和安全性至关重要。开关柜中的关键设备，如断路器、接触器、电缆连接器等，在长时间运行中可能会受到各种因素的影响，因此，对开关柜的电气及机械性能进行综合在线监测，对预防故障和延长设备寿命具有重要意义。

其中局放是最重要的监测指标，据统计电气设备85%的电气火灾引起绝缘击穿或失效都是以产生局部放电作为第⼀征兆；开关柜连接部位如母线连接点，各种开关、断路器、主变套管夹、高压电缆接头等由于气候冷热变化、材料老化、锈蚀、松动等原因易造成的接触不良、接触电阻增大以及局放故障等会造成温度升高；此外，环境温湿度、水浸、烟感、弧光、断路器机械特性等在线测量对于电力系统的安全稳定运行也至关重要。

华君开关柜综合状态监测解决方案，该系统围绕开关柜展开，设有测控装置面板、断路器监测面板和弧光监测面板。系统通过局放传感器、温湿度传感器、烟感设备等多元监测设备，分别针对开关柜的局部放电、温湿度等状态参数进行实时采集。各监测设备采集的数据会传输至对应面板，经初步处理后，数据被传送至工控机，再由工控机将数据传输至后台监控中心，以此达成对开关柜综合状态的全面监测与高效管理。该系统可助力相关人员及时察觉开关柜潜在故障隐患，对保障电力设备安全稳定运行意义重大。整体架构组成如下：

系统典型配置表

【高压开关柜】 - 【温度+局放监测】 - 系统典型部署方式

系统由CT取电无线无源测温传感器、多模态局放传感器、边缘计算装置和后台监控中心组成。

①温度传感器典型部署：在每个开关柜内部动触头上安装6个CT取电无线测温传感器，在开关柜三相电缆搭桥处安装3个CT取电无线测温传感器。一共9个CT取电无线测温传感器；

②多模态局放传感器典型部署：如果可以停电安装，优先选择在开关柜电缆室内、或者靠近观察窗附近安装一个多模态局放传感器（电源供电），或者在开关柜电缆室外壳、或者靠近观察窗附近安装一个多模态局放传感器（电池供电）；

③工控机部署：在开关柜区域内（比如配电房）部署一台边缘计算装置（导轨式/触屏式），无线接收所有开关柜的温度和局放传感器数据，并上传到后台监控中心；

④后台监控中心部署：在开关柜区域内网/或外网服务器部署监控上位机系统，接收、存储、处理所有开关柜的温度和局放传感器数据，并通过用户界面（GUI）呈现。

【低压开关柜（进线开关柜/母联开关柜）】 - 【温度监测】 - 系统典型部署方式

系统由CT取电无线无源测温传感器、工控机和后台监控中心组成。

①温度传感器典型部署：在每个开关柜内部进线母排和出线母排各安装3个CT取电无线无源测温传感器。一共6个CT取电无线测温传感器；

②工控机部署：在开关柜区域内（比如配电房）部署一台工控机（导轨式/触屏式），无线接收所有开关柜的温度传感器数据，并上传到后台监控中心；

③后台监控中心部署：在开关柜区域内网/或外网服务器部署监控上位机系统，接收、存储、处理所有开关柜的温度传感器数据，并通过用户界面（GUI）呈现。

【低压开关柜（负荷开关柜）】 - 【温度监测】 - 系统典型部署方式

系统由CT取电无线无源测温传感器、CT取电无线无源3路测温传感器、工控机和后台监控中心组成。

①温度传感器典型部署：在每个开关柜内部三相进线母排安装3个CT取电无线无源测温传感器，在三相出线线缆安装1个CT取电无线无源3路测温传感器；

②工控机部署：在开关柜区域内（比如配电房）部署一台工控机（导轨式/触屏式），无线接收所有开关柜的温度传感器数据，并上传到后台监控中心；

③后台监控中心部署：在开关柜区域内网/或外网服务器部署监控上位机系统，接收、存储、处理所有开关柜的温度传感器数据，并通过用户界面（GUI）呈现。

GIS多模态光总线局放在线监测及AI诊断系统

GIS是电站运行中的重要设备，是保证供电可靠性的基础。它具有占地面积小、运行可靠性高、维护方便等特点，在国内外得到了广泛的应用。随着电力系统中GIS设备的广泛应用，GIS对于保证电力系统的正常工作具有决定性的作用。为了提高电力系统的稳定性和自动化程度，GIS在线监测技术已经成为当今国内外研究的热点。

基于多模态传感与融合检测技术的特高频（UHF）与超声波（AE）联合检测正在逐渐成为主流方向。研究表明，UHF法（300-3000 MHz）对悬浮放电、金属颗粒缺陷敏感，但对绝缘子附近缺陷定位精度不足；而AE法（20-200 kHz）在抗电磁干扰和精确定位中表现优异。近年来，声电联合定位法（TDOA）通过UHF触发与AE时延差分析，定位精度提升至±0.5m，解决了传统单模态检测的局限性。

华君GIS局放在线监测解决方案，在目标GIS设备分布式部署多模态局放传感器（具体布点位置及数量根据现场踏勘结果确认），通过光纤组成自愈环网总线进行高速无损通信。在现地部署网络配电柜，其中部署根光交换机和边缘计算工控机并提供电源供电。传感器光通信自组网络通过光纤与根光交换机连接，根光交换机再通过RJ45网线和边缘计算工控机连接。工控机经过综合针对后再通过网线将数据传输给局域网后台或集控中心。整体架构组成如下：

感知层包括：GIS多模态传感器、电缆局放HFCT传感器。各传感器均为有源有线工作模式，由自愈环光交换总线实现串联通信，通过自愈环光交换机将数据传输到本地工控机系统。

网络层包括：自愈环光交换机、本地交换机等。

应用层包括：本地工控机系统和后台集控中心系统。前者实现数据的现地存储、处理及图谱可视化等，再将处理后的结果数据（以及原始数据）通过千兆交换机同步到集控中心系统进行统一存储、处理和人机界面可视化。

方案特点1：多模态一体化窄带频域测量

华君GIS多模态局放传感器为一体化、小型化设计。传感器本体内置UHF探测单元及自愈型光环网通信模块，超声MIC及温湿度传感器均采用同轴电缆的形式进行通信。多模态局放传感器配置定制化局放ASIC芯片，实现UHF信号的本地化实时数字滤波。通过数字滤波之后的UHF信号和超声信号的融合分析，既能有效获取局放信号，同时极大过滤环境中的电磁信号干扰，从而提高异常局放信号监测的有效性和故障预警的准确度。

方案特点2：自愈性高速无损耗光环网通信

一体化前端传感器+自愈环光通信总线结合，提高了系统的集成度，系统构架简单清晰，降低了项目实施成本。整体方案通信效率高，信息可靠性高且抗干扰能力强。数据传输速率可达Gbps，支持规模化局放传感器的数据全双工并发。光通信不受电磁场和环境影响，路径单一等明显的稳定性特征，避免现场复杂电磁环境对监测的影响，提高系统的抗干扰能力。自愈特性使得任意通信节点异常，或者链路损坏，都不影响其它节点及链路数据传输。基于高速光环网通信及阵列信号处理技术可实现分米~厘米级别的局放源定位功能。

方案特点3：

整体方案采用前端本地轻量级计算+边缘AI计算的边端结合处理架构，减轻了后端数据存储及处理的难度和成本，同时提高了现场异常发现及故障诊断的实时性和有效性。边缘计算采用机理模型+AI模型融合计算方式，对变压器绝缘健康状态实施多模态、大数据、自适应的动态监测和智能故障预警。