一、引言

电力变压器在运行中若发生局部放电（PD），会逐步侵蚀绝缘材料，最终导致击穿故障。通过声学计量手段捕捉PD产生的超声波信号（20–300 kHz），实现放电位置的精准定位，是开展状态检修、预防重大事故的重要技术手段。

二、超声定位的基本原理

在变压器外壳布置多个超声传感器，检测PD声波到达各传感器的时间差（TDOA），结合声波在油纸介质中的传播速度（~1400 m/s），利用球面交汇算法确定三维空间放电源位置。

三、核心技术与系统组成

高灵敏度超声传感器阵列
谐振频率匹配PD信号频带，信噪比>60 dB。

多通道同步采集系统
时间同步精度≤1 μs，支持声-电信号联合分析。

噪声抑制与特征提取算法
使用小波包分解、Hilbert变换区分机械振动与PD信号。

三维可视化定位平台
叠加在变压器结构图上，显示放电热点。

四、典型应用场景

新投运变压器出厂局放复核
验证绝缘装配质量。

运行中变压器异常信号溯源
定位绕组、套管、分接开关等部位缺陷。

检修后局部放电消除效果验证
对比处理前后信号强度与位置。

智能变电站在线监测系统集成
实现全天候PD预警与趋势分析。

五、挑战与未来发展趋势

挑战：

声波在复杂结构中传播路径多变；

强电磁场干扰传感器信号；

微弱信号易被背景噪声淹没。

未来方向：

发展光纤分布式声传感（DAS）系统，实现连续覆盖；

推进AI驱动的PD模式识别与故障类型诊断；

建立变压器声学指纹数据库；

实现与电气检测（如IEC 60270）的多物理场融合诊断。