摘要
本文圍繞電力電纜絕緣狀態(tài)檢測(cè)與運(yùn)維提升需求，系統(tǒng)梳理振蕩波局部放電測(cè)試（OWTS）技術(shù)的發(fā)展歷程，深入剖析OWTS測(cè)試系統(tǒng)的核心工作原理，客觀對(duì)比該技術(shù)與傳統(tǒng)電纜預(yù)防性試驗(yàn)方法的優(yōu)劣，梳理現(xiàn)行*、行業(yè)及國(guó)際相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)維場(chǎng)景給出OWTS設(shè)備選型與應(yīng)用建議，可為電力電纜狀態(tài)檢測(cè)、缺陷研判、運(yùn)維決策提供技術(shù)參考，適用于電力運(yùn)維、檢測(cè)、檢修及相關(guān)技術(shù)從業(yè)人員學(xué)習(xí)與借鑒。
在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略推進(jìn)下，我國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)持續(xù)提速，城市配網(wǎng)、高壓輸電網(wǎng)絡(luò)電纜化率穩(wěn)步提升，交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜已成為電能輸送的核心設(shè)備。電纜長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，受絕緣老化、施工安裝缺陷、外力破壞、環(huán)境侵蝕等因素影響，易產(chǎn)生潛伏性絕緣缺陷，逐步引發(fā)局部放電、絕緣劣化，最終導(dǎo)致線路跳閘、停電等故障，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)工頻耐壓、超低頻耐壓等預(yù)防性試驗(yàn)方法存在絕緣損傷風(fēng)險(xiǎn)高、潛伏性缺陷檢出能力弱、作業(yè)耗時(shí)長(zhǎng)等短板，難以適配現(xiàn)階段電纜狀態(tài)檢修、精準(zhǔn)運(yùn)維的工作需求。
振蕩波局部放電測(cè)試（OWTS）是一種低損傷、高精度的電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)，依托阻尼振蕩波電壓激勵(lì)與局部放電信號(hào)精準(zhǔn)采集分析技術(shù)，可有效識(shí)別電纜本體及附件潛伏性絕緣缺陷，具備非破壞性、作業(yè)高效、定位精準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛應(yīng)用于*電網(wǎng)、南方電網(wǎng)電纜交接試驗(yàn)、例行巡檢及故障隱患排查工作，是當(dāng)前電力電纜絕緣狀態(tài)評(píng)估的核心技術(shù)手段之一。
一、技術(shù)背景與發(fā)展歷程
電纜振蕩波局部放電測(cè)試技術(shù)的迭代升級(jí)，完全貼合電力電纜從“定期檢修”向“狀態(tài)檢修”轉(zhuǎn)型的行業(yè)需求，整體歷經(jīng)實(shí)驗(yàn)室理論研究、樣機(jī)試制試點(diǎn)、工程規(guī)?；茝V三個(gè)核心階段。
20世紀(jì)90年代，歐洲電力科研機(jī)構(gòu)率先提出阻尼振蕩波電纜檢測(cè)技術(shù)理念，旨在解決傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)易損傷電纜完好絕緣、無(wú)法精準(zhǔn)識(shí)別潛伏缺陷的行業(yè)痛點(diǎn)。后續(xù)國(guó)際電工委員會(huì)啟動(dòng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制，明確阻尼振蕩波可作為電纜現(xiàn)場(chǎng)絕緣試驗(yàn)的有效激勵(lì)方式，為技術(shù)工程應(yīng)用奠定了國(guó)際規(guī)范基礎(chǔ)。
我國(guó)OWTS技術(shù)研究與國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用起步于21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)科研院所及電力企業(yè)逐步開展振蕩波測(cè)試原理、高壓諧振控制、微弱局放信號(hào)采集等核心技術(shù)攻關(guān)，打破國(guó)外技術(shù)壟斷。*電網(wǎng)率先開展技術(shù)試點(diǎn)應(yīng)用，逐步將OWTS測(cè)試納入中低壓電纜交接試驗(yàn)、狀態(tài)巡檢推薦項(xiàng)目。2018年，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《振蕩波局部放電測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)條件》（DL/T 1815-2018）正式發(fā)布，統(tǒng)一了國(guó)內(nèi)OWTS設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)、試驗(yàn)方法及檢測(cè)要求，徹底規(guī)范了行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，為技術(shù)規(guī)?；占疤峁┝藰?biāo)準(zhǔn)支撐。
經(jīng)過(guò)多年工程迭代，OWTS技術(shù)已在國(guó)內(nèi)各級(jí)電網(wǎng)全面推廣，廣泛應(yīng)用于10kV~110kV XLPE電力電纜絕緣檢測(cè)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)的短板，大幅提升了電纜潛伏性絕緣缺陷的檢出能力，為電纜狀態(tài)檢修、隱患提前治理提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
二、核心原理深度解析
OWTS系統(tǒng)的核心工作原理為：通過(guò)直流高壓對(duì)被測(cè)電纜電容充電，充電完成后觸發(fā)開關(guān)形成LC阻尼諧振回路，產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)的振蕩波電壓作用于電纜絕緣，激勵(lì)絕緣內(nèi)部潛伏性缺陷產(chǎn)生局部放電信號(hào)；通過(guò)高精度傳感器采集局放脈沖信號(hào)，經(jīng)信號(hào)降噪、特征提取、算法分析后，實(shí)現(xiàn)缺陷的精準(zhǔn)定位與類型判別，完成電纜絕緣狀態(tài)評(píng)估。整套系統(tǒng)主要由高壓發(fā)生單元、信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)分析單元三部分組成，各單元協(xié)同完成全流程檢測(cè)工作。
（一）高壓發(fā)生單元
該單元由高壓直流電源、高壓控制開關(guān)、諧振電抗器等核心部件組成，是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)阻尼振蕩波電壓的核心模塊。設(shè)備工作時(shí)，高壓直流電源對(duì)被測(cè)電纜電容進(jìn)行勻速充電，待電壓升至預(yù)設(shè)試驗(yàn)值后，高壓開關(guān)快速動(dòng)作，使電纜電容與諧振電抗器構(gòu)成LC諧振回路，產(chǎn)生特定頻率的阻尼振蕩波電壓。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，電纜測(cè)試振蕩波頻率區(qū)間為30Hz~300Hz，波形衰減緩慢，單周期電壓衰減量滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求，單次試驗(yàn)電壓作用時(shí)間極短，可有效避免對(duì)完好電纜絕緣造成累積損傷，契合非破壞性檢測(cè)的核心要求。
（二）信號(hào)采集單元
信號(hào)采集單元主要包含高頻電流傳感器（HFCT）、信號(hào)調(diào)理與采集模塊，部分設(shè)備搭配超高頻輔助傳感模塊，用于捕捉電纜局部放電產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與電磁波信號(hào)。傳感器具備寬頻帶、高靈敏度特性，可精準(zhǔn)捕捉微弱局放脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊完成濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后，傳輸至數(shù)據(jù)分析單元。其中高頻電流傳感器多夾持于電纜接地引線處，采集局放脈沖電流信號(hào)，是核心檢測(cè)傳感部件；超高頻傳感器主要用于輔助識(shí)別電纜終端、中間接頭等附件缺陷，多維度提升信號(hào)采集完整性與可靠性。
（三）數(shù)據(jù)分析單元
數(shù)據(jù)分析單元為系統(tǒng)核心運(yùn)算與研判模塊，內(nèi)置信號(hào)處理算法與缺陷分析模型。首先通過(guò)噪聲門限過(guò)濾、脈沖極性鑒別、小波變換等多重降噪算法，剔除施工現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾、設(shè)備雜波等無(wú)效信號(hào)，精準(zhǔn)提取有效局部放電脈沖；其次基于行波傳輸原理，通過(guò)計(jì)算放電脈沖往返傳播時(shí)間差，結(jié)合XLPE電纜電磁波傳播波速，精準(zhǔn)測(cè)算缺陷位置，實(shí)現(xiàn)電纜缺陷定點(diǎn)定位；*依托局放信號(hào)的幅值、相位、重復(fù)率、脈沖序列等特征參數(shù)，判別缺陷類型，可有效識(shí)別絕緣氣隙、沿面爬電、懸浮電位放電等典型潛伏性缺陷，為運(yùn)維人員制定檢修、更換、監(jiān)測(cè)方案提供數(shù)據(jù)支撐。
三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性
相較于工頻耐壓、超低頻耐壓、絕緣電阻測(cè)試等傳統(tǒng)電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)，振蕩波局部放電測(cè)試技術(shù)具備顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，適配現(xiàn)階段電纜狀態(tài)檢修需求，但受技術(shù)原理與現(xiàn)場(chǎng)條件限制，仍存在一定應(yīng)用局限性，需結(jié)合場(chǎng)景合理選用。
（一）核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)
一是檢測(cè)非破壞性、安全性高。OWTS單次試驗(yàn)電壓作用時(shí)間極短，僅為毫秒級(jí)，遠(yuǎn)低于工頻耐壓1min、超低頻耐壓數(shù)小時(shí)的作用時(shí)長(zhǎng)，不會(huì)對(duì)完好XLPE電纜絕緣造成不可逆損傷，無(wú)累積老化效應(yīng)，可反復(fù)用于在運(yùn)電纜周期性巡檢，契合狀態(tài)檢修的常態(tài)化檢測(cè)需求。
二是作業(yè)效率高、適配批量檢測(cè)。整套測(cè)試流程操作簡(jiǎn)便、耗時(shí)短，單段中低壓電纜完整檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)可控，相較于超低頻耐壓試驗(yàn)大幅縮短作業(yè)時(shí)長(zhǎng)，有效降低停電作業(yè)成本，適配配網(wǎng)海量電纜批量檢測(cè)、集中排查的工作場(chǎng)景。
三是缺陷檢出精度高、針對(duì)性強(qiáng)。該技術(shù)可精準(zhǔn)捕捉電纜內(nèi)部微小潛伏性局放缺陷，能夠提前識(shí)別絕緣老化、施工損傷、附件密封不良等傳統(tǒng)試驗(yàn)難以發(fā)現(xiàn)的隱性缺陷，缺陷識(shí)別針對(duì)性強(qiáng)，可從源頭規(guī)避電纜突發(fā)性故障，提升電網(wǎng)隱患治理前置性。
（二）技術(shù)應(yīng)用局限性
一是長(zhǎng)距離電纜檢測(cè)精度受限。受振蕩波電壓傳輸衰減特性影響，超長(zhǎng)距離輸電電纜檢測(cè)過(guò)程中，電壓衰減、信號(hào)損耗會(huì)導(dǎo)致局放信號(hào)信噪比下降，缺陷定位精度、識(shí)別準(zhǔn)確率有所降低，更適配中短距離配網(wǎng)電纜檢測(cè)，超長(zhǎng)高壓輸電電纜需搭配其他檢測(cè)技術(shù)聯(lián)合研判。
二是現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)干擾環(huán)境適應(yīng)性有限。在變電站、密集電力設(shè)備區(qū)等強(qiáng)電磁干擾現(xiàn)場(chǎng)，雜散信號(hào)易與微弱局放信號(hào)疊加，若未做好信號(hào)屏蔽與降噪處理，會(huì)小幅影響缺陷識(shí)別精度，作業(yè)時(shí)需依托設(shè)備抗干擾算法及現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易屏蔽措施優(yōu)化檢測(cè)效果。
三是故障檢測(cè)范圍存在限定。OWTS技術(shù)僅針對(duì)電纜絕緣類潛伏性局部放電缺陷有效，無(wú)法識(shí)別金屬性接地、電纜斷線、外護(hù)層破損等非局放類故障，針對(duì)復(fù)雜電纜故障場(chǎng)景，需結(jié)合電纜故障測(cè)距、紅外測(cè)溫等技術(shù)開展聯(lián)合檢測(cè)。
四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求
目前國(guó)內(nèi)已形成覆蓋設(shè)備性能、試驗(yàn)流程、結(jié)果判定、運(yùn)維應(yīng)用的完整OWTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，同時(shí)配套國(guó)際通用試驗(yàn)規(guī)范，為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化應(yīng)用提供了全面依據(jù)。
（一）國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
1. 設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：《振蕩波局部放電測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)條件》（DL/T 1815-2018）是國(guó)內(nèi)OWTS設(shè)備核心標(biāo)準(zhǔn)，明確了不同電壓等級(jí)OWTS系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則，規(guī)范了設(shè)備局放檢測(cè)靈敏度、缺陷定位精度、電壓輸出誤差、波形參數(shù)等核心指標(biāo)，是設(shè)備選型、檢測(cè)驗(yàn)收的核心依據(jù)。
2. 試驗(yàn)運(yùn)維規(guī)范：《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596-2021）明確將振蕩波局部放電測(cè)試列為10kV~110kV XLPE電力電纜預(yù)防性試驗(yàn)、交接試驗(yàn)的可選方法，規(guī)范了試驗(yàn)電壓、試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)、作業(yè)流程及缺陷判定基本原則，為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)作業(yè)提供了合規(guī)性依據(jù)。同時(shí)，國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)電纜運(yùn)維規(guī)程均將OWTS檢測(cè)結(jié)果納入電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)核心指標(biāo)，用于指導(dǎo)電纜狀態(tài)分級(jí)、周期巡檢、缺陷整改等運(yùn)維工作。
（二）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
IEC 60060-3《高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第3部分：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)》明確將阻尼振蕩波電壓列為電力電纜現(xiàn)場(chǎng)絕緣檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)波形，統(tǒng)一了振蕩波波形參數(shù)、試驗(yàn)基本要求、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)準(zhǔn)則，國(guó)內(nèi)OWTS技術(shù)參數(shù)、試驗(yàn)流程均與該國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)保持一致，保障了技術(shù)應(yīng)用的通用性與規(guī)范性。
五、應(yīng)用場(chǎng)景與選型建議
依托技術(shù)特性，OWTS已全面應(yīng)用于電力電纜全生命周期運(yùn)維場(chǎng)景，涵蓋新建電纜交接驗(yàn)收、在運(yùn)電纜狀態(tài)巡檢、故障電纜隱患排查三大核心場(chǎng)景。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需求與標(biāo)準(zhǔn)要求，可從電壓等級(jí)、設(shè)備性能、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性、數(shù)據(jù)兼容性四個(gè)維度開展設(shè)備選型。
（一）核心應(yīng)用場(chǎng)景
1. 新建電纜交接驗(yàn)收。電纜敷設(shè)、終端及中間接頭安裝施工完成后，可通過(guò)OWTS測(cè)試排查施工過(guò)程中產(chǎn)生的電纜本體劃傷、絕緣擠壓損傷、接頭安裝工藝缺陷、密封不良等隱性問題，杜絕帶缺陷電纜投運(yùn)，從源頭保障新建線路投運(yùn)安全，是現(xiàn)階段電纜工程竣工驗(yàn)收的重要技術(shù)手段。
2. 在運(yùn)電纜狀態(tài)巡檢。針對(duì)運(yùn)行年限較長(zhǎng)、高負(fù)荷運(yùn)行、老舊城區(qū)改造等重點(diǎn)高危電纜，可開展周期性O(shè)WTS局放檢測(cè)，精準(zhǔn)識(shí)別絕緣老化、長(zhǎng)期疲勞運(yùn)行引發(fā)的潛伏性局放缺陷，提前發(fā)現(xiàn)隱患并安排整改，替代傳統(tǒng)破壞性耐壓試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電纜狀態(tài)精準(zhǔn)運(yùn)維。
3. 故障后隱患排查。電纜發(fā)生跳閘、異常故障并完成故障點(diǎn)修復(fù)后，可通過(guò)OWTS對(duì)整段電纜開展全面檢測(cè)，排查故障區(qū)段周邊是否存在其他未暴露的潛伏性絕緣缺陷，避免單一故障修復(fù)后遺留隱性隱患，防止線路重復(fù)故障跳閘。
（二）設(shè)備選型核心建議
1. 匹配電纜電壓等級(jí)。嚴(yán)格按照被測(cè)電纜額定電壓等級(jí)選型配套OWTS設(shè)備，10kV、35kV配網(wǎng)電纜選用對(duì)應(yīng)中低壓等級(jí)測(cè)試系統(tǒng)，110kV高壓電纜選用高壓專用測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)備*試驗(yàn)電壓需滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1.7U0試驗(yàn)要求，適配不同電壓等級(jí)電纜的試驗(yàn)規(guī)范。
2. 滿足標(biāo)準(zhǔn)核心參數(shù)。選型設(shè)備性能需完全符合DL/T 1815-2018標(biāo)準(zhǔn)要求，保障局放檢測(cè)靈敏度、缺陷定位精度、電壓輸出穩(wěn)定性等核心指標(biāo)達(dá)標(biāo)，設(shè)備需具備*第三方檢測(cè)認(rèn)證報(bào)告，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、合規(guī)、有效，滿足電網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)溯源要求。
3. 適配現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境。配網(wǎng)電纜檢測(cè)多為戶外、施工現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)空間有限、轉(zhuǎn)運(yùn)難度大，優(yōu)先選用便攜式、輕量化設(shè)備，適配車載、人工搬運(yùn)等多種轉(zhuǎn)運(yùn)方式；同時(shí)設(shè)備需搭載智能抗干擾算法，可適配復(fù)雜電磁環(huán)境下的檢測(cè)作業(yè)，保障現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試穩(wěn)定性。
4. 兼容數(shù)字化運(yùn)維需求。適配電網(wǎng)數(shù)字化、智能化運(yùn)維趨勢(shì)，設(shè)備需支持檢測(cè)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)、一鍵導(dǎo)出，可對(duì)接電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理、運(yùn)維管控等數(shù)字化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)信息化歸檔、缺陷數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新，支撐電纜全生命周期數(shù)字化管理。
六、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望
隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)與電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型持續(xù)深化，電力電纜運(yùn)維逐步向智能化、精準(zhǔn)化、無(wú)人化方向升級(jí)，振蕩波局部放電測(cè)試技術(shù)也將圍繞智能檢測(cè)、帶電作業(yè)、多技術(shù)融合、數(shù)字賦能四大方向持續(xù)迭代，進(jìn)一步提升電纜絕緣狀態(tài)評(píng)估的性與高效性。
一是檢測(cè)智能化升級(jí)。依托深度學(xué)習(xí)、人工智能算法，優(yōu)化信號(hào)降噪、缺陷識(shí)別、故障研判模型，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)自動(dòng)過(guò)濾、局放缺陷自動(dòng)分類、缺陷風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)評(píng)級(jí)、運(yùn)維建議自動(dòng)生成，大幅降低人工研判門檻，提升檢測(cè)效率與研判準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)分析全流程智能化。
二是帶電檢測(cè)技術(shù)突破?，F(xiàn)階段常規(guī)OWTS技術(shù)需停電開展檢測(cè)，一定程度影響供電可靠性。未來(lái)行業(yè)將重點(diǎn)攻關(guān)振蕩波帶電檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)非接觸式耦合、感應(yīng)激勵(lì)等新型技術(shù)原理，實(shí)現(xiàn)不停電狀態(tài)下電纜局放檢測(cè)，徹底解決停電檢測(cè)與供電可靠性的矛盾，拓展技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。
三是多技術(shù)融合檢測(cè)。單一檢測(cè)技術(shù)存在場(chǎng)景局限性，未來(lái)OWTS技術(shù)將與高頻局放檢測(cè)、紅外熱成像檢測(cè)、電纜接地電流監(jiān)測(cè)、分布式光纖測(cè)溫等技術(shù)深度融合，構(gòu)建多維度、全方位的電纜狀態(tài)感知體系，實(shí)現(xiàn)電纜絕緣、附件、運(yùn)行環(huán)境、溫升狀態(tài)的全要素監(jiān)測(cè)，提升狀態(tài)評(píng)估的全面性與準(zhǔn)確性。
四是數(shù)字化生態(tài)賦能。依托電網(wǎng)數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將OWTS檢測(cè)數(shù)據(jù)與電纜出廠參數(shù)、施工資料、歷史運(yùn)維數(shù)據(jù)、故障記錄深度融合，構(gòu)建電纜全生命周期數(shù)字檔案，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)絕緣缺陷發(fā)展趨勢(shì)預(yù)判、故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，支撐電網(wǎng)狀態(tài)檢修策略動(dòng)態(tài)優(yōu)化，全面提升電纜線路安全運(yùn)行水平。
