在電網(wǎng)運(yùn)維、工業(yè)高壓設(shè)備巡檢場景中，不少運(yùn)維團(tuán)隊(duì)都會遇到兩類核心問題：一是如何通過非侵入式檢測提前識別高壓設(shè)備絕緣隱患，在滿足監(jiān)管合規(guī)要求的同時(shí)降低非計(jì)劃停機(jī)損失；二是PRPD、PRPS兩類常用的局部放電相位分析模式，分別適配哪些場景，檢測結(jié)果的可信度如何滿足監(jiān)管要求。作為當(dāng)前絕緣診斷領(lǐng)域的主流技術(shù)路徑，基于相位分析的PRPD、PRPS模式識別技術(shù)，能夠通過捕捉局部放電的特征信號，實(shí)現(xiàn)絕緣缺陷的早期甄別與類型判定，為B端企業(yè)的設(shè)備運(yùn)維和G端機(jī)構(gòu)的電力安全監(jiān)管提供可靠依據(jù)。

一、相位分析：局部放電信號特征提取的核心邏輯

局部放電是高壓設(shè)備絕緣介質(zhì)在電場作用下，局部區(qū)域發(fā)生的非貫穿性放電現(xiàn)象，這類放電不會立刻導(dǎo)致絕緣擊穿，但會逐步腐蝕絕緣材料，隨著劣化程度加深*終引發(fā)絕緣故障，因此局部放電檢測是絕緣診斷領(lǐng)域公認(rèn)的有效早期預(yù)警手段之一。而相位分析是局部放電信號特征提取的核心環(huán)節(jié)，其核心邏輯是將采集到的局部放電脈沖信號與工頻電壓的相位坐標(biāo)做映射，結(jié)合不同類型絕緣缺陷的放電發(fā)生規(guī)律，提取可用于分類的特征向量。相位分析的準(zhǔn)確性直接決定了后續(xù)PRPD、PRPS譜圖的特征區(qū)分度，是模式識別結(jié)果可靠的基礎(chǔ)前提。

不同絕緣缺陷的局部放電行為和電壓相位存在強(qiáng)相關(guān)性：比如電暈放電通常集中在工頻電壓的正負(fù)半周峰值附近，氣隙放電的相位區(qū)間更寬且正負(fù)半周分布對稱，表面放電則會出現(xiàn)明顯的相位偏移。這些通過相位分析提取到的特征，是后續(xù)PRPD、PRPS模式識別實(shí)現(xiàn)缺陷分類的核心基礎(chǔ)【1】。當(dāng)前國內(nèi)電力行業(yè)的絕緣診斷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，也明確將相位分析得到的放電相位分布特征作為局部放電類型判定的核心依據(jù)之一。

二、PRPD模式識別的原理與適用場景

PRPD全稱為相位分辨局部放電，是目前應(yīng)用范圍較廣的局部放電檢測分析技術(shù)。其技術(shù)原理是在固定的統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)（通常為10到100個(gè)工頻周期），采集所有局部放電脈沖的幅值、發(fā)生相位、重復(fù)次數(shù)三類參數(shù)，統(tǒng)計(jì)得到不同相位區(qū)間下的放電次數(shù)分布、放電幅值分布特征，基于相位分析得到PRPD譜圖，再通過模式識別算法與標(biāo)準(zhǔn)缺陷特征庫做匹配，*終完成絕緣診斷，為后續(xù)的絕緣診斷提供明確的依據(jù)。

對于B端用戶而言，PRPD模式識別的優(yōu)勢在于技術(shù)成熟、檢測成本可控，適合規(guī)模化的巡檢場景。比如變電站GIS設(shè)備的周期性巡檢、變壓器出廠局部放電試驗(yàn)、工業(yè)企業(yè)高壓開關(guān)柜的日常巡檢等場景，PRPD模式識別的檢測效率更高，單臺設(shè)備的檢測時(shí)間通常在10分鐘以內(nèi)，完全能夠滿足常規(guī)運(yùn)維的需求。同時(shí)PRPD的檢測參數(shù)要求也有明確的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采樣頻率達(dá)到100MHz以上即可滿足多數(shù)場景的檢測要求，設(shè)備采購和運(yùn)維成本較低，適合中小規(guī)模的企業(yè)配置自有檢測設(shè)備。

對于G端用戶而言，PRPD模式識別的檢測流程和結(jié)果呈現(xiàn)方式已經(jīng)納入現(xiàn)行的局部放電檢測標(biāo)準(zhǔn)，檢測報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，適合作為電力設(shè)備入網(wǎng)驗(yàn)收、常規(guī)運(yùn)維監(jiān)管的合規(guī)性依據(jù)【2】。目前多數(shù)地區(qū)的電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求10kV及以上電壓等級的高壓設(shè)備投運(yùn)前，必須出具包含PRPD譜圖的絕緣診斷報(bào)告，作為驗(yàn)收合格的依據(jù)之一。

三、PRPS模式識別的技術(shù)特點(diǎn)與適配需求

PRPS全稱為相位分辨脈沖序列，是針對復(fù)雜工況下局部放電檢測需求發(fā)展起來的技術(shù)路徑。和PRPD的統(tǒng)計(jì)性分析不同，PRPS模式識別不會對脈沖信號做統(tǒng)計(jì)平均處理，而是記錄每一個(gè)局部放電脈沖的*相位、幅值、時(shí)間戳，完整保留了局部放電信號的時(shí)間序列特征，基于相位分析得到的原始脈沖序列特征更豐富，模式識別的靈敏度更高，因此對于間歇性、偶發(fā)性的局部放電信號，識別靈敏度遠(yuǎn)高于PRPD技術(shù)，能夠輸出更精準(zhǔn)的絕緣診斷結(jié)論。

對于B端用戶而言，PRPS模式識別更適合重點(diǎn)設(shè)備、復(fù)雜工況下的絕緣診斷需求。比如新能源場站的箱式變壓器、風(fēng)電塔筒內(nèi)的變流器、高速路的隧道供電設(shè)備等，這類設(shè)備的運(yùn)行工況波動大，局部放電信號多為間歇性出現(xiàn)，常規(guī)的PRPD檢測很容易出現(xiàn)漏檢，而PRPS模式識別能夠捕捉到單次的偶發(fā)放電脈沖，通過模式識別匹配缺陷類型，避免早期絕緣隱患被遺漏。某沿海風(fēng)電企業(yè)在2023年的風(fēng)機(jī)巡檢中，采用PRPS模式識別技術(shù)，在12臺運(yùn)行年限超過5年的風(fēng)機(jī)變流器中，發(fā)現(xiàn)了3臺存在早期懸浮電位放電缺陷，提前安排檢修，避免了倒塔、停機(jī)等重大損失，單臺風(fēng)機(jī)的損失預(yù)估減少超過200萬元。此外在設(shè)備故障溯源場景中，PRPS記錄的完整脈沖序列能夠還原放電的發(fā)展過程，幫助運(yùn)維團(tuán)隊(duì)定位故障發(fā)生的誘因，制定針對性的運(yùn)維方案。

對于G端用戶而言，PRPS模式識別的原始數(shù)據(jù)可追溯、不可篡改，適合作為重點(diǎn)電力設(shè)施評估、電力安全事故調(diào)查的技術(shù)依據(jù)。目前*能源局發(fā)布的電力安全事故調(diào)查相關(guān)規(guī)范中，已經(jīng)將PRPS檢測數(shù)據(jù)作為事故認(rèn)定的有效證據(jù)之一，同時(shí)要求重點(diǎn)區(qū)域的特高壓變電站、核電配套供電設(shè)施等核心設(shè)備，每年開展至少一次PRPS專項(xiàng)檢測，確保絕緣隱患的早期識別。需要注意的是，PRPS的采樣頻率通常要求達(dá)到1GHz以上，數(shù)據(jù)存儲量是PRPD的數(shù)十倍，檢測成本相對更高，因此多數(shù)場景下會和PRPD技術(shù)搭配使用，常規(guī)巡檢采用PRPD，重點(diǎn)排查采用PRPS，兼顧檢測效率和成本。

四、基于PRPD/PRPS的模式識別技術(shù)落地注意事項(xiàng)

不管是PRPD還是PRPS技術(shù)，模式識別的準(zhǔn)確率都會直接影響絕緣診斷的結(jié)果可信度，因此在落地應(yīng)用中需要注意三類核心問題。首先是相位分析的抗干擾處理，現(xiàn)場檢測時(shí)的電磁干擾會導(dǎo)致偽脈沖信號被計(jì)入，影響相位特征提取的準(zhǔn)確性，進(jìn)而導(dǎo)致模式識別結(jié)果偏差，因此檢測前需要盡可能關(guān)停現(xiàn)場的手機(jī)、變頻器、無線通信設(shè)備等干擾源，同時(shí)采用自適應(yīng)濾波算法剔除干擾脈沖，確保相位分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

其次是特征庫的適配性，不同廠家、不同電壓等級、不同運(yùn)行年限的高壓設(shè)備，局部放電的特征會存在一定差異，因此模式識別模型的特征庫不能直接套用通用庫，需要結(jié)合目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)做本地化訓(xùn)練，才能提高識別準(zhǔn)確率。根據(jù)國內(nèi)高壓電器領(lǐng)域的研究數(shù)據(jù)，經(jīng)過本地化特征庫訓(xùn)練的PRPD、PRPS模式識別模型，絕緣缺陷識別準(zhǔn)確率可以提升20%以上【3】。

*后是檢測合規(guī)性要求，對于需要出具官方認(rèn)可的絕緣診斷報(bào)告的場景，不管采用PRPD還是PRPS技術(shù)，都需要滿足三類要求：一是檢測設(shè)備經(jīng)過法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)，在有效期內(nèi)使用；二是檢測人員具備相應(yīng)的職業(yè)資質(zhì)，操作流程符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；三是檢測報(bào)告需要包含完整的相位分析譜圖、模式識別匹配結(jié)果、缺陷判定依據(jù)，檢測機(jī)構(gòu)具備CMA或CNAS資質(zhì)，這樣的報(bào)告才能作為監(jiān)管、驗(yàn)收、事故認(rèn)定的有效依據(jù)。

五、參考文獻(xiàn)

【1】GB/T 7354-2018 局部放電測量

【2】DL/T 1982-2019 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備局部放電特高頻檢測技術(shù)規(guī)范

【3】基于深度學(xué)習(xí)的PRPD/PRPS聯(lián)合局部放電模式識別研究