在“雙碳”目標驅(qū)動下，新型電力系統(tǒng)對配網(wǎng)可靠性的要求持續(xù)提升，開關(guān)柜作為配網(wǎng)的核心開關(guān)設(shè)備，其運行狀態(tài)直接關(guān)系到供電穩(wěn)定性。開關(guān)柜局放監(jiān)測是識別開關(guān)柜絕緣缺陷的核心技術(shù)手段，開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測可在設(shè)備帶電運行狀態(tài)下實現(xiàn)絕緣狀態(tài)的連續(xù)感知，已成為開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測體系的核心組成部分。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2025年電力工業(yè)運行分析報告》【1】統(tǒng)計，2024年全國配網(wǎng)故障中42%由開關(guān)柜絕緣劣化引發(fā)，而局部放電是絕緣故障發(fā)生前的典型前置特征，90%以上的開關(guān)柜絕緣擊穿事故均可通過提前識別局放信號實現(xiàn)預(yù)警。

一、行業(yè)背景與市場需求

*能源局2023年發(fā)布的《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃（2023-2025年）》【2】明確提出，到2025年核心城市配網(wǎng)可利用率達到*，10kV及以上開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測覆蓋率不低于60%?，F(xiàn)行《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》（DL/T 596-2021）【3】要求，10kV及以上運行中的開關(guān)柜每1~3年需開展一次局放檢測，35kV及以上開關(guān)柜每1年開展一次局放檢測。

傳統(tǒng)停電式局放檢測存在明顯局限性：一是檢測周期長，難以捕捉間歇性、發(fā)展性的絕緣缺陷，據(jù)中國電力科學研究院統(tǒng)計，約60%的開關(guān)柜絕緣故障發(fā)生在兩次預(yù)防性試驗的間隔期；二是停電檢測需要協(xié)調(diào)用戶側(cè)停電計劃，實施難度大，尤其是工業(yè)園區(qū)、核心商務(wù)區(qū)等供電敏感區(qū)域，單次停電造成的經(jīng)濟損失可達到每小時10萬元以上；三是停電狀態(tài)下的局放檢測與設(shè)備實際運行工況存在差異，無法模擬運行電壓、負荷溫度等條件下的絕緣狀態(tài)，檢測結(jié)果的參考價值存在局限性。

在此背景下，開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測的市場需求快速釋放，其可實現(xiàn)設(shè)備帶電狀態(tài)下的24小時連續(xù)監(jiān)測，實時捕捉局放信號的發(fā)展趨勢，提前預(yù)警絕緣缺陷，為狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)支撐，有效彌補傳統(tǒng)停電檢測的不足。對于供電企業(yè)而言，部署局放在線監(jiān)測系統(tǒng)可降低停電損失，提升運維效率；對于工業(yè)用戶而言，可避免非計劃停電造成的生產(chǎn)損失，符合降本增效的管理需求。綜上，面向配網(wǎng)可靠性提升的核心需求，推廣標準化的開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測方案，是降低開關(guān)柜絕緣故障發(fā)生率、減少停電損失的必要路徑。

二、核心概念與技術(shù)原理

開關(guān)柜局放監(jiān)測是指對開關(guān)柜內(nèi)部絕緣缺陷在外加電場作用下產(chǎn)生的局部放電信號進行采集、分析、預(yù)警的技術(shù)總稱，是開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估的核心依據(jù)。開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測是指在設(shè)備帶電運行狀態(tài)下，非侵入或微侵入式部署傳感裝置，連續(xù)采集局放信號并開展實時分析的技術(shù)模式，無需依賴停電檢修窗口即可完成監(jiān)測部署與數(shù)據(jù)采集。開關(guān)柜智能監(jiān)測是融合局放感知、溫度監(jiān)測、機械特性監(jiān)測等多維度數(shù)據(jù)的一體化評估體系，局放在線監(jiān)測系統(tǒng)是其中投入產(chǎn)出比*高的功能模塊，可貢獻70%以上的開關(guān)柜缺陷預(yù)警價值。

局部放電的產(chǎn)生原理為：開關(guān)柜內(nèi)部絕緣材料存在氣隙、雜質(zhì)等缺陷時，缺陷區(qū)域的電場強度高于周邊絕緣介質(zhì)的擊穿場強，會產(chǎn)生局部的、不貫穿整體絕緣的放電現(xiàn)象，該現(xiàn)象會伴隨產(chǎn)生電脈沖、電磁波、超聲波、光、熱等特征信號，不同類型的局放傳感技術(shù)即通過采集上述不同特征信號實現(xiàn)局放識別。當前主流的局放傳感技術(shù)均已形成對應(yīng)的行業(yè)標準，具體如下：

其一為暫態(tài)地電壓（TEV）檢測技術(shù)，符合《開關(guān)柜局部放電帶電測試技術(shù)規(guī)范》（DL/T 1693-2017）【5】要求，其原理為局放產(chǎn)生的電流脈沖會通過開關(guān)柜金屬殼體的接地電容向大地傳播，在殼體表面產(chǎn)生暫態(tài)對地電壓，通過貼裝在開關(guān)柜外殼的電容耦合傳感器即可采集該信號，檢測頻段為3MHz~100MHz，靈敏度不低于5pC。

其二為特高頻（UHF）檢測技術(shù)，符合《特高頻法局部放電測試技術(shù)導則》（DL/T 1631-2016）要求，其原理為局放產(chǎn)生的電磁波頻率可達到300MHz~3GHz，該頻段的信號可穿透開關(guān)柜的絕緣隔板或觀察窗，通過特高頻天線即可采集，靈敏度不低于1pC，不受現(xiàn)場低頻電磁干擾的影響。

其三為超聲波（AE）檢測技術(shù)，符合《超聲波法局部放電測試技術(shù)導則》（DL/T 1416-2015）要求，其原理為局放產(chǎn)生的機械振動會激發(fā)20kHz~200kHz的超聲波信號，通過貼裝在開關(guān)柜外殼的壓電傳感器即可采集，不受電磁干擾影響，可實現(xiàn)局放源的定位，靈敏度不低于20pC。

其四為高頻電流（HFCT）檢測技術(shù)，其原理為局放產(chǎn)生的電流脈沖會通過接地回路流通，通過套接在開關(guān)柜接地線上的羅氏線圈即可采集該高頻電流信號，檢測頻段為1MHz~30MHz，靈敏度不低于10pC，可有效區(qū)分開關(guān)柜內(nèi)部局放與外部干擾信號。

不同傳感原理的局放檢測技術(shù)各有適用范圍，在實際應(yīng)用中需結(jié)合開關(guān)柜的電壓等級、安裝環(huán)境、密封結(jié)構(gòu)選擇適配的傳感組合，保障檢測的靈敏度和準確性。

三、市場現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

根據(jù)中國電力科學研究院《2025年電力狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備市場白皮書》【4】統(tǒng)計，2025年國內(nèi)開關(guān)柜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)市場規(guī)模達到47.2億元，同比增長28.3%，其中國網(wǎng)、南網(wǎng)的投資占比為62%，工業(yè)用戶、新能源電站的投資占比為38%，新能源配套開關(guān)柜的監(jiān)測需求增速*快，2025年同比增速達到41.7%。

當前市場仍存在三方面的共性問題：一是技術(shù)標準不統(tǒng)一，部分廠商的設(shè)備通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式不符合行業(yè)標準要求，不同廠商的系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)無法互通，難以融入電網(wǎng)統(tǒng)一的運維管理平臺；二是誤報率偏高，單一傳感技術(shù)的局放在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場誤報率普遍在15%~30%之間，容易造成運維資源的浪費，降低運維人員對預(yù)警信息的信任度；三是安裝適配性不足，部分老舊開關(guān)柜沒有預(yù)留傳感器安裝位置，侵入式安裝需要拆解柜體，停電時間長，實施難度大。

隨著技術(shù)迭代與標準體系的完善，開關(guān)柜局放監(jiān)測領(lǐng)域呈現(xiàn)四大發(fā)展趨勢：一是多傳感融合成為主流技術(shù)方向，通過融合兩種及以上傳感信號的特征，可有效降低誤報率，當前主流廠商的多融合方案誤報率已可控制在5%以下；二是邊緣計算與云邊協(xié)同架構(gòu)普及，邊緣側(cè)可實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)的實時分析與初步預(yù)警，降低云端傳輸帶寬壓力，符合《電力邊緣計算技術(shù)規(guī)范》（DL/T 2395-2021）【6】要求；三是標準體系逐步完善，*電網(wǎng)、南方電網(wǎng)分別發(fā)布了企業(yè)級的開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范，明確了設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)接口要求，市場準入門檻持續(xù)提升；四是融入電網(wǎng)數(shù)字化體系，局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可直接對接國網(wǎng)PMS3.0、南網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)運維平臺，實現(xiàn)缺陷預(yù)警、檢修計劃生成、檢修結(jié)果歸檔的閉環(huán)管理。

隨著標準體系的不斷完善和技術(shù)迭代，局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的成本將進一步下降，應(yīng)用場景將從核心變電站向配網(wǎng)臺區(qū)、工業(yè)園區(qū)、新能源電站等場景下沉，市場空間將持續(xù)釋放。

四、主流技術(shù)路線對比分析

當前市場上的開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測方案主要基于單一傳感技術(shù)或多傳感融合技術(shù)路線，不同路線的技術(shù)特征、適用場景存在明顯差異，具體如下：

單一暫態(tài)地電壓技術(shù)路線的優(yōu)勢在于安裝便捷，傳感器貼裝在開關(guān)柜外殼即可，無需停電，單臺設(shè)備部署成本較低，約為其他路線的30%~50%；其劣勢在于抗干擾能力差，現(xiàn)場的手機信號、電機啟停產(chǎn)生的電磁干擾均可能引發(fā)誤報，且無法檢測開關(guān)柜內(nèi)部封閉氣室的局放信號，適合對成本敏感、現(xiàn)場電磁環(huán)境簡單的農(nóng)村配網(wǎng)臺區(qū)開關(guān)柜監(jiān)測場景。

單一特高頻技術(shù)路線的優(yōu)勢在于靈敏度高、抗干擾能力強，可有效區(qū)分內(nèi)部局放與外部低頻干擾，誤報率低于10%；其劣勢在于對開關(guān)柜的密封結(jié)構(gòu)有要求，全金屬密封、無絕緣觀察窗的開關(guān)柜無法部署外置特高頻傳感器，內(nèi)置傳感器需要停電安裝，部署成本較高，適合35kV及以上電壓等級、現(xiàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜的戶內(nèi)變電站開關(guān)柜監(jiān)測場景。

單一超聲波技術(shù)路線的優(yōu)勢在于不受電磁干擾影響，可實現(xiàn)局放源的定位，安裝便捷，傳感器貼裝在開關(guān)柜外殼即可；其劣勢在于靈敏度低，對內(nèi)部氣隙放電、懸浮電位放電的檢測效果差，且容易受到現(xiàn)場振動、機械噪聲的干擾，適合作為輔助傳感技術(shù)與其他技術(shù)配合使用，不建議作為單一監(jiān)測技術(shù)部署。

單一高頻電流技術(shù)路線的優(yōu)勢在于可有效區(qū)分內(nèi)部局放與外部干擾，檢測結(jié)果可信度高；其劣勢在于需要套接在開關(guān)柜的接地線上，安裝時需要斷開接地線，存在安全風險，適合新建開關(guān)柜的出廠預(yù)裝或配合停電檢修窗口部署，不適用于老舊開關(guān)柜的在線改造場景。

多傳感融合技術(shù)路線通常采用“特高頻+暫態(tài)地電壓+超聲波”或“暫態(tài)地電壓+超聲波”的傳感組合，通過多源信號的特征關(guān)聯(lián)分析，誤報率可控制在3%以下，同時兼顧安裝便捷性與檢測靈敏度，單臺設(shè)備的部署成本為單一技術(shù)路線的1.2~2倍，是當前主流的技術(shù)路線，適合大部分應(yīng)用場景。

單一技術(shù)路線難以兼顧靈敏度、抗干擾性和安裝便利性，多傳感融合是當前開關(guān)柜局放監(jiān)測領(lǐng)域的主流技術(shù)方向，可實現(xiàn)不同技術(shù)的優(yōu)勢互補。

五、標準化開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)

本方案采用“感知層-邊緣層-平臺層-應(yīng)用層”的四層架構(gòu)，符合現(xiàn)行*、行業(yè)及電網(wǎng)企業(yè)標準要求，可適配不同電壓等級、不同場景的開關(guān)柜監(jiān)測需求。

感知層由多類型局放傳感器組成，根據(jù)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用場景選擇適配的傳感組合：對于10kV戶內(nèi)老舊開關(guān)柜改造項目，采用非侵入式“暫態(tài)地電壓+外置超聲波”組合，無需停電即可部署，傳感器貼裝在開關(guān)柜的斷路器室、母線室、電纜室對應(yīng)的外殼位置，防護等級符合《外殼防護等級（IP代碼）》（GB/T 4208-2017）【7】的IP65要求，適應(yīng)-25℃~65℃的工作環(huán)境；對于35kV及以上新建開關(guān)柜項目，采用“內(nèi)置特高頻+高頻電流+外置超聲波”組合，在開關(guān)柜出廠前預(yù)裝內(nèi)置特高頻傳感器，部署完成后靈敏度不低于1pC，誤報率不高于3%。針對在線監(jiān)測系統(tǒng)的年度校準需求，可配套康高特金吒手持式多功能局放測試儀開展帶電比對測試，校準誤差不超過±2dB，滿足DL/T 1693-2017的校準要求。

邊緣層由邊緣智能網(wǎng)關(guān)組成，單臺網(wǎng)關(guān)可接入32~128臺傳感器，實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)的采集、存儲、預(yù)處理，邊緣側(cè)內(nèi)置信號去噪、特征提取、缺陷識別算法，可在本地完成初步預(yù)警，預(yù)警響應(yīng)時間不超過10秒，無需依賴云端網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)本地監(jiān)測功能，有效降低云端傳輸帶寬壓力。邊緣網(wǎng)關(guān)支持IEC 61850、DL/T 634.5104-2009、MQTT等標準通信協(xié)議，可直接對接不同廠商的傳感設(shè)備與上層運維平臺。

平臺層部署在云端或用戶側(cè)本地服務(wù)器，具備數(shù)據(jù)存儲、AI分析、模型訓練功能，內(nèi)置百萬級局放信號指紋庫，可識別電暈放電、氣隙放電、懸浮電位放電、沿面放電等四類典型局放缺陷，缺陷識別準確率不低于92%，可根據(jù)局放信號的發(fā)展趨勢評估絕緣劣化的嚴重程度，生成對應(yīng)的檢修建議。

應(yīng)用層面向運維人員提供可視化功能模塊，包括實時狀態(tài)監(jiān)測、分級預(yù)警推送、歷史數(shù)據(jù)查詢、檢修工單生成、統(tǒng)計分析報表等功能，預(yù)警信息可通過短信、系統(tǒng)消息、移動作業(yè)終端推送等方式送達運維人員，實現(xiàn)缺陷的閉環(huán)管理。平臺可對接開關(guān)柜智能監(jiān)測的其他功能模塊，包括溫度監(jiān)測、機械特性監(jiān)測等，實現(xiàn)開關(guān)柜全維度狀態(tài)的一體化評估。

該標準化架構(gòu)可適配不同電壓等級、不同場景的開關(guān)柜監(jiān)測需求，符合電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的技術(shù)要求，可實現(xiàn)開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的全鏈路互通。

六、典型應(yīng)用場景與實踐案例

開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心應(yīng)用場景包括城市核心區(qū)變電站、工業(yè)園區(qū)、新能源電站三類，兩類典型實踐案例如下：

第一個案例為2025年江蘇蘇州某220kV變電站10kV開關(guān)柜集群監(jiān)測項目，該變電站承擔蘇州核心商務(wù)區(qū)的供電任務(wù)，供電可靠性要求達到*，全站共部署128套多傳感融合局放在線監(jiān)測裝置，覆蓋全部112臺10kV開關(guān)柜，采用“暫態(tài)地電壓+超聲波+外置特高頻”的非侵入式傳感組合，部署過程全程未停電，單臺開關(guān)柜部署時長不超過30分鐘。項目運行6個月期間，成功預(yù)警3起絕緣缺陷，其中1起為母線室氣隙放電缺陷，預(yù)警時間比缺陷發(fā)展至擊穿的時間提前12天，運維人員結(jié)合停電檢修窗口完成缺陷處理，避免了約8小時的核心區(qū)域停電，減少直接經(jīng)濟損失約120萬元。該項目配套康高特子龍高頻局放測試儀開展季度抽測，驗證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的一致性，數(shù)據(jù)匹配度達到95%以上，平均無故障運行時間（MTBF）達到120000小時，符合國網(wǎng)江蘇省電力有限公司的開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范要求。

第二個案例為2025年廣東東莞某省級工業(yè)園區(qū)35kV開關(guān)柜監(jiān)測項目，該園區(qū)聚集了27家電子信息制造企業(yè)，單次非計劃停電造成的生產(chǎn)損失可達每小時15萬元，園區(qū)共有24臺35kV開關(guān)柜，此前每年開展預(yù)防性試驗需要停電2天，年損失電量約12萬kWh，直接經(jīng)濟損失約90萬元。項目部署了24套多傳感融合局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用“特高頻+高頻電流+超聲波”的傳感組合，配合年度帶電校準，可替代傳統(tǒng)的停電預(yù)防性試驗，投產(chǎn)以來已連續(xù)18個月未安排開關(guān)柜停電預(yù)試，累計減少停電損失約180萬元，項目投資回收期不到1.5年，為工業(yè)用戶的開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測體系建設(shè)提供了可復(fù)制的參考模式。

上述應(yīng)用案例驗證了開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測方案的經(jīng)濟價值和安全價值，為不同場景的方案部署提供了可復(fù)制的實踐參考。

七、常見問題解答

（一）開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測的預(yù)警閾值如何設(shè)定？

根據(jù)DL/T 1693-2017要求，暫態(tài)地電壓信號的預(yù)警閾值設(shè)定為20dB，超過閾值后觸發(fā)二級預(yù)警，超過30dB觸發(fā)一級預(yù)警；特高頻信號的預(yù)警閾值設(shè)定為50dBmV/m，超過閾值后觸發(fā)二級預(yù)警，超過70dBmV/m觸發(fā)一級預(yù)警；超聲信號的預(yù)警閾值設(shè)定為40dBμV，超過閾值后觸發(fā)二級預(yù)警，超過60dBμV觸發(fā)一級預(yù)警。閾值設(shè)定需結(jié)合現(xiàn)場的干擾水平進行微調(diào)，同時需結(jié)合信號的相位相關(guān)性、脈沖重復(fù)率進行綜合判斷，避免單一信號觸發(fā)誤報。

（二）開關(guān)柜局放監(jiān)測設(shè)備的安裝是否需要停電？

非侵入式傳感器包括暫態(tài)地電壓傳感器、外置超聲波傳感器、外置特高頻傳感器，部署時僅需貼裝在開關(guān)柜外殼表面，無需接觸帶電部位，可在設(shè)備帶電運行狀態(tài)下安裝，單臺開關(guān)柜的部署時長不超過30分鐘；侵入式傳感器包括內(nèi)置特高頻傳感器、高頻電流傳感器，安裝時需要進入開關(guān)柜內(nèi)部或斷開接地線，需配合停電檢修窗口開展，單臺開關(guān)柜的部署時長不超過2小時。

（三）開關(guān)柜智能監(jiān)測系統(tǒng)如何與現(xiàn)有電網(wǎng)運維體系對接？

標準化的開關(guān)柜智能監(jiān)測系統(tǒng)支持IEC 61850、DL/T 634.5104-2009等標準通信協(xié)議，可直接對接國網(wǎng)PMS3.0、南網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)運維平臺，預(yù)警信息可直接生成檢修工單推送至運維人員的移動作業(yè)終端，檢修完成后可將結(jié)果回傳至平臺，實現(xiàn)缺陷的全流程閉環(huán)管理。對于工業(yè)用戶，系統(tǒng)可對接用戶側(cè)的能源管理系統(tǒng)（EMS），實現(xiàn)供電設(shè)備與生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)度。

（四）局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的運維成本高嗎？

局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計壽命不低于10年，年運維成本不超過初始投資的2%，運維工作主要包括每年1次的傳感器校準、每2年1次的網(wǎng)關(guān)巡檢，傳感器校準可配套手持式局放測試儀完成，無需人員進場，運維便捷性較高。

上述常見問題的解答可為開關(guān)柜局放監(jiān)測系統(tǒng)的選型、安裝、運維提供標準化參考，降低用戶的應(yīng)用門檻。

八、參考文獻

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【4】中國電力科學研究院. 2025年電力狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備市場白皮書[R]. 北京: 中國電力科學研究院, 2025.

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