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在新型城鎮(zhèn)化建設(shè)背景下，地下綜合管廊作為城市生命線工程，其高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行安全直接影響市政供電可靠性。本文基于超聲波檢測(cè)原理，提出一套適用于隧道管廊環(huán)境的局放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，為地下電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)感知提供創(chuàng)新解決方案。

一、超聲波檢測(cè)技術(shù)原理

超聲波檢測(cè)法通過(guò)捕捉局部放電產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)波實(shí)現(xiàn)絕緣狀態(tài)評(píng)估。當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生放電時(shí)，高速電子碰撞導(dǎo)致介質(zhì)膨脹收縮，產(chǎn)生頻率范圍超聲波信號(hào)。專用壓電式傳感器采用陶瓷材料，在中心頻點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)接收靈敏度，可有效感知納秒級(jí)振動(dòng)脈沖。

二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

非侵入式傳感網(wǎng)絡(luò)

在開(kāi)關(guān)柜柜體表面對(duì)稱布置多個(gè)超聲波傳感器，形成三維監(jiān)測(cè)陣列。傳感器采用磁吸式安裝結(jié)構(gòu)，單臺(tái)設(shè)備部署時(shí)間段，具備以下特性：

特征提取算法

采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）進(jìn)行信號(hào)處理，提取能量譜、峭度系數(shù)、脈沖重復(fù)率等18維特征參數(shù)。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，該方案對(duì)放電量的識(shí)別準(zhǔn)確率高。

三、預(yù)警模型構(gòu)建

自適應(yīng)閾值機(jī)制

基于管廊環(huán)境噪聲特征建立動(dòng)態(tài)基線模型，采用小波閾值去噪算法，設(shè)定動(dòng)態(tài)閾值系數(shù)。當(dāng)連續(xù)采樣周期檢測(cè)到超過(guò)閾值的超聲波信號(hào)時(shí)，觸發(fā)分級(jí)預(yù)警機(jī)制。

劣化預(yù)測(cè)模型

構(gòu)建隨機(jī)森林回歸模型，輸入最近特征數(shù)據(jù)集，輸出未來(lái)故障概率。在模擬實(shí)驗(yàn)中，模型對(duì)絕緣材料老化的預(yù)測(cè)誤差低。

四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)驗(yàn)證

抗干擾能力

通過(guò)自適應(yīng)濾波技術(shù)，有效抑制管廊內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)、排水泵產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)干擾。

環(huán)境適應(yīng)性

傳感器采用特殊防潮處理，在95%相對(duì)濕度環(huán)境下仍保持正常工作。

五、工程應(yīng)用前景

模擬測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)對(duì)絕緣缺陷的檢出率較傳統(tǒng)方法提升。特別適用于電纜接頭、斷路器觸頭等關(guān)鍵部位的隱性故障預(yù)警。

隨著城市地下空間開(kāi)發(fā)推進(jìn)，該技術(shù)可無(wú)縫對(duì)接智慧管廊綜合平臺(tái)，通過(guò)5G專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上云。未來(lái)將探索與紅外熱像、氣體組分檢測(cè)等多模態(tài)數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建更完善的設(shè)備健康管理解決方案。在雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，智能局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將成為保障地下電網(wǎng)安全、提升能源利用效率的重要技術(shù)支撐。