基于声学的局部放电检测技术简述

一、声学局部放电检测技术的现状

基于电磁波信号的局部放电

检测方法已经广泛的应用在电力设备的状态监测和故障检测中，但在某些应用中，由于电磁干扰信号过多电气方法不是很有效，特别是在现场情况下，电磁干扰信号多样且不可控。声学放电检测技术扩大了可以应用局部放电检测的信息来源，声音检测不受电磁干扰的影响，在复杂电磁环境下有时能够起到关键作用。

基于声学的局放检测具有两个独特的优势，首先电学局部放电检测方法的灵敏度随着测试对象电容的增加而降低，当将电学检测方法应用于电容器和其他具有大电容的设备时，其检测方法不是很灵敏；而声学方法的灵敏度不会随测试对象电容的变化而变化，因此声学局放检测被广泛应用于大型电容器；其次声学方法通常可以提供复杂系统中局部放电源位置的信息，在大型测试对象（如电力变压器或配电室开关柜）中，除非可以提供有关放电位置的某些指示，单纯检测局部放电的存在并没有太大帮助。传统的电气测试方法对放电源的定位不是很有帮助

目前针对外部局部放电信号（例如电晕，跟踪或电弧）可以通过检测发射的超声波或放电的声音来定位，通过早期识别关键故障来帮助避免绝缘击穿损坏。给测试人员提供了更大的安全性和便捷性，可以在开始任何工作之前对电气设备进行安全风险测试。测试中一般使用耳机，声学喇叭或带激光指示器的抛物面镜来检测声音信号，从而可以进行更远距离的检测，提高检测灵敏度。

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二、声阵列在局部放电检测领域的新应用

声学局放检测技术的实用化和产品化，需要不断提升的两个性能指标是检测灵敏度和定位准确性。局部放电产生的声波信号是机械波，在空气中传播能量是持续衰减的（距离平方反比），检测设备除了有自有电噪声之外，还有环境的背景噪声；为了获得足够的信噪比和更远的检测距离，需要对信号进行放大，传统的放大方法有使用定向的声音传感器和增加抛物面聚焦反射能量。

放电源准确定位的可能性是声波放电检测的主要优势之一，传统的声源定位方法包括基于对信号到达传感器的时间的测量的TDOA方法，和基于对信号幅度的测量的最大幅值区域方法。目前的常用方法是使用多个声学传感器进行同步测量，需要移动传声器和测量传感器的坐标值，现场使用较复杂，耗时耗力不直观。

近年来随着MEMS传感器技术和阵列声音信号增强技术的发展，借助于多个（上百个）声学传感器的声阵列技术可有效进行声信号远场增加，配合光学摄像头可实时进行局部放电定位成像；系统操作使用简单，测试结果直观可视化。