基于局部放電信號(hào)與空間電場(chǎng)分布的瓷質(zhì)絕緣子劣化識(shí)別序言國(guó)網(wǎng)公司把數(shù)字化作為推進(jìn)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手，制定實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略綱要，發(fā)布新型電力系統(tǒng)數(shù)字技術(shù)支撐體系，構(gòu)建以企業(yè)中臺(tái)為核心的數(shù)字化構(gòu)架，為進(jìn)一步加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。數(shù)字化本質(zhì)上運(yùn)用先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，將物理空間實(shí)體電網(wǎng)在數(shù)字空間進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，基于強(qiáng)大的“算力”“數(shù)力”和“智力”，在數(shù)字空間開(kāi)展計(jì)算推演、智能決策和互動(dòng)調(diào)節(jié)。輸電專(zhuān)業(yè)“立體巡檢+集中監(jiān)控”深化應(yīng)用工作方案（2025-2027年）工作目標(biāo)建立健全管理制度標(biāo)準(zhǔn)，提升班組核心業(yè)務(wù)能力，推動(dòng)智能裝備和數(shù)智技術(shù)深度服務(wù)運(yùn)檢業(yè)務(wù)，構(gòu)建設(shè)備狀態(tài)“立體巡檢”全域感知、“集中監(jiān)控”高效管理、“內(nèi)外協(xié)同”精準(zhǔn)管控的新一代輸電設(shè)備運(yùn)維模式。擴(kuò)展無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)范圍，常態(tài)化開(kāi)展無(wú)人機(jī)紅外檢測(cè)及線(xiàn)路交跨測(cè)距，全面推廣無(wú)人機(jī)X光探傷、零值絕緣子檢測(cè)等技術(shù)，根據(jù)線(xiàn)路運(yùn)行情況及時(shí)開(kāi)展無(wú)人機(jī)專(zhuān)項(xiàng)巡視、應(yīng)急巡視。應(yīng)用場(chǎng)景落地是人工智能技術(shù)形成新質(zhì)生產(chǎn)力的重要環(huán)節(jié)和“最后一公里”，也是行業(yè)大模型發(fā)揮作用的關(guān)鍵。我們聚焦無(wú)人機(jī)巡檢“飛、傳、判”全環(huán)節(jié)，會(huì)同武漢南瑞、武漢思瑞達(dá)公司，著力研究劣化瓷質(zhì)絕緣子的電場(chǎng)變化及分布規(guī)律，通過(guò)對(duì)絕緣子周?chē)膱?chǎng)強(qiáng)分布的變化情況判斷絕緣子的劣化狀態(tài)，探索新型絕緣子劣化檢測(cè)工作方式。0102030405檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論檢測(cè)技術(shù)實(shí)際瓷質(zhì)絕緣子檢測(cè)工作在電力系統(tǒng)中的重要性背景必要性劣化絕緣子易引發(fā)的線(xiàn)路缺陷及故障不同類(lèi)型絕緣子劣化后的特點(diǎn)不同類(lèi)型絕緣子劣化后的特點(diǎn)放電瓷絕緣子串零值絕緣子電位/電場(chǎng)分放電瓷絕緣子串零值絕緣子內(nèi)部缺陷復(fù)合絕緣子串泄漏電流增加內(nèi)部缺陷復(fù)合絕緣子串瓷質(zhì)絕緣子難以通過(guò)外觀(guān)判斷性能的優(yōu)劣，目前主要采用人工檢測(cè)方式登塔逐片檢測(cè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)效率低、費(fèi)用高，存在安全隱患，且受電磁干擾等影響，易造成誤檢或漏檢。此外，激光多譜勒振動(dòng)法、紫外成像法、零值檢測(cè)機(jī)器人等新技術(shù)也都存在設(shè)備笨重、需人工搬運(yùn)上塔、檢測(cè)精度不高等問(wèn)題，目前亟需一種精確、靈活、便捷、安全的劣化瓷絕緣子檢測(cè)手段。采用人工方式進(jìn)行瓷質(zhì)絕緣子檢測(cè)采用人工方式進(jìn)行瓷質(zhì)絕緣子檢測(cè)瓷質(zhì)絕緣子的劣化瓷質(zhì)絕緣子的劣化紅外成像法紅外成像法紫外檢測(cè)法0203電壓分步法0101電壓分布法-檢測(cè)原理高壓輸電線(xiàn)路正常工作時(shí)高壓輸電線(xiàn)路正常工作時(shí)，每個(gè)絕緣子承受的電壓由其自身電容和與導(dǎo)線(xiàn)、桿塔之間的雜散電紅外檢測(cè)-檢測(cè)原理紅外熱像儀通過(guò)檢測(cè)絕緣子串并進(jìn)行成像處理來(lái)得到絕緣子串的熱場(chǎng)分布紅外熱像儀通過(guò)檢測(cè)絕緣子串并進(jìn)行成像處理來(lái)得到絕緣子串的熱場(chǎng)分布，進(jìn)一步得到絕緣子串的電壓分布。由于劣化絕緣子會(huì)造成裂紋處溫升、內(nèi)部穿透性泄露電流和表面爬電泄露電流加大、發(fā)熱增加等現(xiàn)象，根據(jù)絕緣子表面溫度與相應(yīng)位置正常絕緣子表面溫度的對(duì)比，即可以判定絕緣子的運(yùn)行狀紫外檢測(cè)-檢測(cè)原理光學(xué)聚焦系統(tǒng)光學(xué)聚焦系統(tǒng)濾光鏡組濾光鏡組管跨阻放大電路跨阻放大電路+-元紫外成像檢測(cè)儀利用“紫外成像檢測(cè)儀利用“日盲區(qū)”的特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量運(yùn)行中絕緣子的紫外光譜的離子數(shù)，判斷絕各類(lèi)檢測(cè)方式及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比檢測(cè)方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電壓分布法1.技術(shù)成熟，成本低；2.直接反映絕緣子電壓分擔(dān)情況；3.適用于交流/直流線(xiàn)路。1.效率低，需逐片人工檢測(cè)；2.受潮濕、污穢環(huán)境影響大；3.無(wú)法檢測(cè)臨界劣化絕緣子。紅外成像法1.非接觸式，安全高效；2.可視化熱圖，便于缺陷定位；3.適用于大面積快速篩查。1.受光照、風(fēng)速、背景輻射干擾；2.對(duì)輕微劣化或內(nèi)部缺陷不敏感；3.陰雨天氣效果差。紫外檢測(cè)法1.非接觸式，安全高效；2.可檢測(cè)局部放電；3.適用于大面積快速篩查。1.設(shè)備成本高；2.檢測(cè)結(jié)果判斷難；3.易受環(huán)境噪音干擾。各類(lèi)檢測(cè)方式及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比目前應(yīng)用較為廣泛的的方式是電壓分布法和紅外成像法。其中電壓分布法檢測(cè)效率低，采用人工檢測(cè)需利用線(xiàn)路停電的窗口期開(kāi)展，也有使用帶電檢測(cè)，檢測(cè)效率依舊很低。紅外成像法的問(wèn)題在于對(duì)于低值的絕緣子基本檢測(cè)不出，零值絕緣子存在較大的漏檢率。各類(lèi)檢測(cè)方式及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比隨著,“無(wú)人機(jī)+”的融合智能化裝備深入應(yīng)用、多模態(tài)檢測(cè)手段及材料創(chuàng)新,利用無(wú)人機(jī)平臺(tái)便捷性?xún)?yōu)勢(shì),不斷拓展智能識(shí)別技術(shù)運(yùn)用?？紤]到電場(chǎng)分布法在檢測(cè)效率和精度上有很大優(yōu)勢(shì)考慮到電場(chǎng)分布法在檢測(cè)效率和精度上有很大優(yōu)勢(shì)，為了深化瓷質(zhì)絕緣子零值檢測(cè)技術(shù)，我們加大了對(duì)電場(chǎng)分布法的研究，建立了絕緣子串空間電場(chǎng)分布特征和判別算法，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)保障，實(shí)現(xiàn)劣化絕緣子的高效識(shí)別，完成從“被動(dòng)搶修”到“主動(dòng)防控”的轉(zhuǎn)變，筑牢電網(wǎng)安全防線(xiàn)。u通過(guò)模擬試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)畸變率會(huì)隨檢測(cè)距離增加而減弱,用電場(chǎng)分布測(cè)量法檢測(cè)劣化絕緣子的有效檢測(cè)距離的閾值為300-35u基于光電傳感技術(shù)的電場(chǎng)檢測(cè)方法具有體積小、重量速度快等優(yōu)點(diǎn)。一方面繼續(xù)開(kāi)展集成光電傳感性能優(yōu)化優(yōu)化,將設(shè)備性能與零檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景充分契合;另一方面研究與無(wú)人機(jī)配合應(yīng)用方案,充分融合傳感器與無(wú)人機(jī)在效率方面的優(yōu)勢(shì),最終實(shí)現(xiàn)瓷質(zhì)絕緣子檢測(cè)智能化水平的大幅提升u“無(wú)人機(jī)+”場(chǎng)景拓展應(yīng)用,為我們打開(kāi)檢測(cè)新天地。充分發(fā)揮運(yùn)索“無(wú)人機(jī)+X”組合,推動(dòng)高風(fēng)險(xiǎn)人工作業(yè)的機(jī)械三、主要研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容1：機(jī)載電場(chǎng)傳感檢測(cè)平臺(tái)各模塊機(jī)載電場(chǎng)傳感檢測(cè)平臺(tái)由多個(gè)部分組成機(jī)載電場(chǎng)傳感檢測(cè)平臺(tái)由多個(gè)部分組成，包含電場(chǎng)傳感單元、檢測(cè)平臺(tái)硬件集成模塊、探測(cè)桿等部分，其中檢測(cè)平臺(tái)硬件集成模塊將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、測(cè)距功能、圖像傳輸?shù)榷喙δ芨叨燃伞？紤]到無(wú)人機(jī)起飛性能要求，機(jī)載電場(chǎng)傳感檢測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)大幅優(yōu)化，重量較輕，且設(shè)計(jì)有減震連接吊艙，三、主要研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容2：機(jī)載電場(chǎng)傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)存儲(chǔ)和地面通信硬件由多個(gè)部分組成，包含前端傳感模塊、電光轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等部分，其中前端傳感模塊與電光轉(zhuǎn)換模塊可接收絕緣子的電場(chǎng)信號(hào)，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)單元等部分，主要負(fù)責(zé)處理電光模塊得到的光信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)信息并進(jìn)行必要的三、主要研究?jī)?nèi)容線(xiàn)路周邊強(qiáng)電磁環(huán)境會(huì)干擾傳感器的精度與穩(wěn)定性，影響絕緣子串空間電場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。其次，搭載于無(wú)人機(jī)后，封裝、云臺(tái)振動(dòng)也會(huì)對(duì)傳感器的測(cè)量結(jié)果造成影響。因此，研制搭載在無(wú)人機(jī)平臺(tái)，同時(shí)具備高測(cè)量精度、穩(wěn)定性的傳感器是項(xiàng)目實(shí)施的重點(diǎn)和難點(diǎn)。晶體上電壓與光源相位差的關(guān)系公式：光強(qiáng)與光源相位差的轉(zhuǎn)換公式：三、主要研究?jī)?nèi)容完成了Pockels電光效應(yīng)的寬頻電場(chǎng)傳感器的小型化試制工作，光學(xué)電場(chǎng)傳感模塊主要包括激光源、光波導(dǎo)電場(chǎng)傳感器和光探測(cè)器三部分組成。激光在進(jìn)入電場(chǎng)傳感器時(shí)被均分為兩束，其中一束經(jīng)外部電場(chǎng)的調(diào)制后與另一束形成相位差，再利用干涉原理將該相位差轉(zhuǎn)化為能夠反映外部電場(chǎng)強(qiáng)度的光信號(hào)，最后該光信號(hào)由光探測(cè)器恢復(fù)成電信號(hào)，從而反映空間瞬態(tài)電場(chǎng)的變化。三、主要研究?jī)?nèi)容通過(guò)克服電場(chǎng)測(cè)量溫度穩(wěn)定性不足等問(wèn)題，成功研發(fā)了測(cè)量帶寬超過(guò)100MHz、測(cè)量幅值上限達(dá)1MV/m的空間電場(chǎng)測(cè)量裝置，并完成了3000多組工頻與沖擊環(huán)境下的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。放電試驗(yàn)證明，電場(chǎng)傳感裝置實(shí)現(xiàn)了放電空間任何區(qū)域的電場(chǎng)測(cè)量，其監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求。三、主要研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容3：典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)分布特性基于基于COMSOL有限元仿真軟件，建立了35kV~220kV電壓等級(jí)各類(lèi)絕緣子模型，包含懸垂串/耐張串、單串/雙串等不同工況。桿塔模型建立時(shí)將鐵塔復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，采用圓柱及不規(guī)則多邊體來(lái)模擬導(dǎo)線(xiàn)和金具三、主要研究?jī)?nèi)容本項(xiàng)目擬通過(guò)仿真分析正常和零值絕緣子各自的空間電場(chǎng)分布特征，并將實(shí)測(cè)值與仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而判斷絕緣子串實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。因此如何獲取正常與零值絕緣子串的空間電場(chǎng)分布特征是研究的難點(diǎn)。 三、主要研究?jī)?nèi)容典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)置側(cè)零值瓷瓶的不同數(shù)量及不同串中位置、測(cè)量點(diǎn)的不同空間距離等不同三、主要研究?jī)?nèi)容典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)懸垂單串檢測(cè)路徑懸垂雙串檢測(cè)路徑耐張雙串檢測(cè)路徑在模型庫(kù)基礎(chǔ)上開(kāi)展絕緣子串的空間電場(chǎng)仿真在模型庫(kù)基礎(chǔ)上開(kāi)展絕緣子串的空間電場(chǎng)仿真，分析含零值絕緣子串的空間50cm、100cm、200cm距離下，采樣點(diǎn)自高壓段至低壓端水平移動(dòng)時(shí)的電場(chǎng)三、主要研究?jī)?nèi)容典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)不同檢測(cè)距離對(duì)絕緣子串空間電場(chǎng)的影響不同檢測(cè)距離對(duì)絕緣子串空間電場(chǎng)的影響u電場(chǎng)強(qiáng)度曲線(xiàn)整體呈現(xiàn)“U”型分布。連續(xù)劣化的最大場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)到120kV/m以三、主要研究?jī)?nèi)容典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)單片零值對(duì)絕緣子串空間電場(chǎng)的影響單片零值對(duì)絕緣子串空間電場(chǎng)的影響零值絕緣子處過(guò)渡?？拷邏憾肆阒到^緣大為109.6kV/m，電場(chǎng)畸變率為50%。絕緣子劣化對(duì)絕緣子串空間電場(chǎng)分布影響顯三、主要研究?jī)?nèi)容典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)典型輸電線(xiàn)路絕緣子模型搭建及缺陷絕緣子空間電場(chǎng)分布特性規(guī)律總結(jié)分布特性規(guī)律總結(jié)檢測(cè)距離在200mm以上時(shí)空間電場(chǎng)變化對(duì)零值絕緣子的響應(yīng)顯著減弱，因此在實(shí)際工程應(yīng)用零值缺陷時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)分布在零值絕緣子下方表現(xiàn)為場(chǎng)強(qiáng)低于正常工況，而在絕緣子串上方則高于正常工況，這種特性有助于準(zhǔn)確判定零值絕在雙串絕緣子檢測(cè)中，異側(cè)的絕緣子劣化情況并不能在本側(cè)的場(chǎng)強(qiáng)分布中明顯體現(xiàn)，因此在實(shí)際雙串絕緣子的電場(chǎng)檢測(cè)中應(yīng)對(duì)兩聯(lián)絕緣子在絕緣子串的空間電場(chǎng)分布檢測(cè)中，其軸向電場(chǎng)變化對(duì)于零值劣化的反應(yīng)更為靈敏。且高壓端的絕緣子出現(xiàn)零值工況時(shí)對(duì)于電場(chǎng)的畸變影響比低壓端更加顯著，中部絕緣子劣化時(shí)對(duì)場(chǎng)三、主要研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容4：實(shí)驗(yàn)室條件下劣化絕緣子串電場(chǎng)分布實(shí)測(cè)及絕緣子絕緣性能劣化?試驗(yàn)基于電場(chǎng)分布法，進(jìn)行了劣化絕緣子位于不同位置時(shí)的電場(chǎng)分布試驗(yàn)，包含更改測(cè)量距離與測(cè)量點(diǎn)數(shù)?同一片絕緣子隨著探頭與絕緣子傘裙邊緣外側(cè)距離增加所檢測(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度不斷減小，測(cè)量靈敏度也隨之降低。高壓端的絕緣子出現(xiàn)劣化情況產(chǎn)生的電場(chǎng)畸變大于低壓端產(chǎn)生的電場(chǎng)畸變，在中部的絕緣子劣化對(duì)電場(chǎng)分布影響最小。同時(shí)增加測(cè)量點(diǎn)數(shù)對(duì)實(shí)測(cè)得到的電場(chǎng)分布趨勢(shì)并無(wú)影響。?通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)結(jié)果，在實(shí)際檢測(cè)時(shí)建議將檢測(cè)距離三、主要研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容4：實(shí)驗(yàn)室條件下劣化絕緣子串電場(chǎng)分布實(shí)測(cè)及絕緣子絕緣性能劣化110kV電場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境劣化絕緣子波形利用自爆玻璃絕緣子模擬劣化絕緣子搭建實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，通過(guò)光學(xué)電場(chǎng)傳感器檢測(cè)絕緣子串，光學(xué)電場(chǎng)傳感器可準(zhǔn)確反映出絕緣子串的電場(chǎng)分布及劣化絕緣子周?chē)碾娙⒅饕芯績(jī)?nèi)容實(shí)驗(yàn)室條件下劣化絕緣子串電場(chǎng)分布實(shí)測(cè)及絕緣子___________重___________重三、主要研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容5：機(jī)載電場(chǎng)傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)通信硬件設(shè)計(jì)與軟件研究?jī)?nèi)容5：機(jī)載電場(chǎng)傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)通信硬件設(shè)計(jì)與軟件置示置示檢測(cè)結(jié)果分析報(bào)分析報(bào)告生成與導(dǎo)測(cè)量數(shù)據(jù)曲線(xiàn)顯數(shù)據(jù)采集與處理流程礎(chǔ)。識(shí)別準(zhǔn)確率對(duì)比供了有力支持。方法時(shí)效性評(píng)估識(shí)別速度對(duì)比識(shí)別速度對(duì)比實(shí)時(shí)響應(yīng)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用中能夠即時(shí)反饋絕緣子狀態(tài)，提升運(yùn)維效率，減少四、