在鄂電電網(wǎng)(涵蓋高壓輸電線路、變電站、配電網(wǎng)絡(luò))運(yùn)行中，設(shè)備絕緣缺陷(如絕緣子老化、電纜接頭松動(dòng))、線路短路等故障若不能及時(shí)定位排查，可能引發(fā)停電事故，影響居民用電與工業(yè)生產(chǎn)。鄂電故障定位超聲傳感器依托 “超聲信號(hào)精準(zhǔn)捕捉 + 智能算法快速分析” 技術(shù)體系，突破傳統(tǒng)人工巡檢 “效率低、定位難” 的痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障 “分鐘級(jí)” 定位與排查，成為鄂電智能運(yùn)維的核心設(shè)備。

一、高靈敏信號(hào)捕捉：精準(zhǔn)感知故障源超聲特征

電網(wǎng)設(shè)備故障發(fā)生時(shí)，會(huì)伴隨特定頻率的超聲信號(hào)(如絕緣子局部放電產(chǎn)生 30-300kHz 的超聲波、電纜擊穿瞬間產(chǎn)生高頻超聲脈沖)，這是故障定位的核心 “信號(hào)源”。鄂電故障定位超聲傳感器通過 “寬頻帶接收 + 抗干擾設(shè)計(jì)”，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障信號(hào)的精準(zhǔn)捕捉：首先，傳感器采用壓電陶瓷敏感元件，接收頻率覆蓋 20-500kHz，可捕捉不同故障類型的超聲特征(如線路電暈放電信號(hào)、開關(guān)設(shè)備接觸不良產(chǎn)生的振動(dòng)超聲);其次，針對(duì)鄂電戶外輸電線路多、電磁干擾強(qiáng)的場(chǎng)景，傳感器搭載 “電磁屏蔽層 + 濾波電路”，過濾電網(wǎng)自身電磁輻射(如 50Hz 工頻干擾)與環(huán)境噪聲(如風(fēng)吹導(dǎo)線振動(dòng))，將信號(hào)信噪比提升至 40dB 以上。某 220kV 輸電線路檢測(cè)中，傳感器在 100 米外成功捕捉到絕緣子局部放電的超聲信號(hào)，信號(hào)識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá) 95%，為后續(xù)定位奠定基礎(chǔ)。

二、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸：打破故障信息 “時(shí)空延遲”

傳統(tǒng)人工巡檢需工作人員抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，存在 “信息滯后” 問題(如偏遠(yuǎn)線路故障可能 1-2 小時(shí)后才被發(fā)現(xiàn))。鄂電故障定位超聲傳感器通過 “無線 + 有線” 雙模數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)故障信號(hào)實(shí)時(shí)回傳：對(duì)于輸電線路場(chǎng)景，傳感器集成 4G/5G 無線模塊，將采集的超聲信號(hào)與設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)(如溫度、濕度)實(shí)時(shí)上傳至鄂電電網(wǎng)調(diào)度中心;對(duì)于變電站等固定場(chǎng)景，則通過工業(yè)以太網(wǎng)接入站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸延遲控制在 100ms 以內(nèi)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)，會(huì)立即觸發(fā) “預(yù)警推送” 功能，通過短信、調(diào)度平臺(tái)彈窗等方式通知運(yùn)維人員，將故障發(fā)現(xiàn)時(shí)間從傳統(tǒng)的 “小時(shí)級(jí)” 壓縮至 “分鐘級(jí)”。例如，某次鄂電 110kV 變電站開關(guān)設(shè)備故障，傳感器在故障發(fā)生 30 秒內(nèi)完成信號(hào)采集與上傳，運(yùn)維人員 5 分鐘內(nèi)收到預(yù)警，為快速排查爭(zhēng)取了關(guān)鍵時(shí)間。

三、多維度定位算法：實(shí)現(xiàn)故障 “厘米級(jí)” 精準(zhǔn)定位

僅捕捉信號(hào)無法確定故障位置，鄂電故障定位超聲傳感器通過 “多傳感器協(xié)同 + 時(shí)差定位算法”，實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)定位：首先，在輸電線路或變電站內(nèi)采用 “分布式部署”(如每 2 公里輸電線路安裝 1 組傳感器、變電站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備旁均布設(shè)傳感器)，形成 “傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)”;當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，多個(gè)傳感器會(huì)先后接收到故障超聲信號(hào)，系統(tǒng)通過計(jì)算不同傳感器接收信號(hào)的時(shí)間差(TDOA)，結(jié)合傳感器的已知位置坐標(biāo)，利用三角定位原理計(jì)算故障點(diǎn)位置。針對(duì)復(fù)雜地形(如山區(qū)輸電線路)，算法還會(huì)融入地形數(shù)據(jù)(如海拔高度、線路走向)進(jìn)行修正，進(jìn)一步提升定位精度。數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)在鄂電 220kV 輸電線路故障定位中，誤差可控制在 5 米以內(nèi);在變電站設(shè)備故障定位中，誤差甚至能縮小至 10 厘米，完全滿足運(yùn)維人員 “精準(zhǔn)找到故障點(diǎn)” 的需求。

四、聯(lián)動(dòng)排查應(yīng)用：構(gòu)建 “定位 - 分析 - 處置” 閉環(huán)

鄂電故障定位超聲傳感器并非孤立工作，而是與電網(wǎng)運(yùn)維體系深度聯(lián)動(dòng)，形成故障排查閉環(huán)：第一步，傳感器定位故障后，自動(dòng)關(guān)聯(lián)電網(wǎng) GIS 系統(tǒng)(地理信息系統(tǒng))，在電子地圖上標(biāo)注故障點(diǎn)位置，并顯示周邊設(shè)備信息(如線路型號(hào)、運(yùn)維責(zé)任人)，方便運(yùn)維人員規(guī)劃前往路線;第二步，傳感器上傳的故障超聲信號(hào)會(huì)同步傳輸至 “鄂電故障診斷平臺(tái)”，平臺(tái)通過對(duì)比 “故障信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)”(包含數(shù)千種電網(wǎng)故障的超聲特征)，自動(dòng)判斷故障類型(如絕緣子放電、電纜接頭過熱)，并給出初步處置建議(如 “建議更換老化絕緣子”“需緊固電纜接頭”);第三步，運(yùn)維人員抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，可通過手持終端調(diào)取傳感器存儲(chǔ)的原始信號(hào)與定位數(shù)據(jù)，結(jié)合紅外測(cè)溫儀等設(shè)備進(jìn)行二次驗(yàn)證，快速確認(rèn)故障原因并開展修復(fù)工作。某鄂電配電線路故障案例中，通過傳感器定位與平臺(tái)分析，運(yùn)維人員從收到預(yù)警到完成故障修復(fù)僅用 40 分鐘，較傳統(tǒng)巡檢模式效率提升 3 倍，大幅縮短了停電時(shí)間。

從信號(hào)捕捉到精準(zhǔn)定位，從實(shí)時(shí)傳輸?shù)铰?lián)動(dòng)處置，鄂電故障定位超聲傳感器通過全鏈條技術(shù)優(yōu)化，將電網(wǎng)故障定位與排查效率提升至新高度。隨著鄂電電網(wǎng)向 “智能電網(wǎng)” 升級(jí)，傳感器還將融入 AI 技術(shù)，實(shí)現(xiàn) “故障預(yù)測(cè)性定位”(提前識(shí)別潛在故障信號(hào))，進(jìn)一步降低故障發(fā)生率，為鄂電電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供更強(qiáng)支撐。

審核編輯 黃宇