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。