在“双碳”目标驱动下，新型电力系统对配网可靠性的要求持续提升，开关柜作为配网的核心开关设备，其运行状态直接关系到供电稳定性。开关柜局放监测是识别开关柜绝缘缺陷的核心技术手段，开关柜局部放电在线监测可在设备带电运行状态下实现绝缘状态的连续感知，已成为开关柜状态监测体系的核心组成部分。根据中国电力企业联合会《2025年电力工业运行分析报告》【1】统计，2024年全国配网故障中42%由开关柜绝缘劣化引发，而局部放电是绝缘故障发生前的典型前置特征，90%以上的开关柜绝缘击穿事故均可通过提前识别局放信号实现预警。
*能源局2023年发布的《配电网建设改造行动计划（2023-2025年）》【2】明确提出，到2025年核心城市配网可利用率达到*，10kV及以上开关柜状态监测覆盖率不低于60%。现行《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596-2021）【3】要求，10kV及以上运行中的开关柜每1~3年需开展一次局放检测，35kV及以上开关柜每1年开展一次局放检测。
传统停电式局放检测存在明显局限性：一是检测周期长，难以捕捉间歇性、发展性的绝缘缺陷，据中国电力科学研究院统计，约60%的开关柜绝缘故障发生在两次预防性试验的间隔期；二是停电检测需要协调用户侧停电计划，实施难度大，尤其是工业园区、核心商务区等供电敏感区域，单次停电造成的经济损失可达到每小时10万元以上；三是停电状态下的局放检测与设备实际运行工况存在差异，无法模拟运行电压、负荷温度等条件下的绝缘状态，检测结果的参考价值存在局限性。
在此背景下，开关柜局部放电在线监测的市场需求快速释放，其可实现设备带电状态下的24小时连续监测，实时捕捉局放信号的发展趋势，提前预警绝缘缺陷，为状态检修提供数据支撑，有效弥补传统停电检测的不足。对于供电企业而言，部署局放在线监测系统可降低停电损失，提升运维效率；对于工业用户而言，可避免非计划停电造成的生产损失，符合降本增效的管理需求。综上，面向配网可靠性提升的核心需求，推广标准化的开关柜局部放电在线监测方案，是降低开关柜绝缘故障发生率、减少停电损失的必要路径。
开关柜局放监测是指对开关柜内部绝缘缺陷在外加电场作用下产生的局部放电信号进行采集、分析、预警的技术总称，是开关柜绝缘状态评估的核心依据。开关柜局部放电在线监测是指在设备带电运行状态下，非侵入或微侵入式部署传感装置，连续采集局放信号并开展实时分析的技术模式，无需依赖停电检修窗口即可完成监测部署与数据采集。开关柜智能监测是融合局放感知、温度监测、机械特性监测等多维度数据的一体化评估体系，局放在线监测系统是其中投入产出比*高的功能模块，可贡献70%以上的开关柜缺陷预警价值。
局部放电的产生原理为：开关柜内部绝缘材料存在气隙、杂质等缺陷时，缺陷区域的电场强度高于周边绝缘介质的击穿场强，会产生局部的、不贯穿整体绝缘的放电现象，该现象会伴随产生电脉冲、电磁波、超声波、光、热等特征信号，不同类型的局放传感技术即通过采集上述不同特征信号实现局放识别。当前主流的局放传感技术均已形成对应的行业标准，具体如下：
其一为暂态地电压（TEV）检测技术，符合《开关柜局部放电带电测试技术规范》（DL/T 1693-2017）【5】要求，其原理为局放产生的电流脉冲会通过开关柜金属壳体的接地电容向大地传播，在壳体表面产生暂态对地电压，通过贴装在开关柜外壳的电容耦合传感器即可采集该信号，检测频段为3MHz~100MHz，灵敏度不低于5pC。
其二为特高频（UHF）检测技术，符合《特高频法局部放电测试技术导则》（DL/T 1631-2016）要求，其原理为局放产生的电磁波频率可达到300MHz~3GHz，该频段的信号可穿透开关柜的绝缘隔板或观察窗，通过特高频天线即可采集，灵敏度不低于1pC，不受现场低频电磁干扰的影响。
其三为超声波（AE）检测技术，符合《超声波法局部放电测试技术导则》（DL/T 1416-2015）要求，其原理为局放产生的机械振动会激发20kHz~200kHz的超声波信号，通过贴装在开关柜外壳的压电传感器即可采集，不受电磁干扰影响，可实现局放源的定位，灵敏度不低于20pC。
其四为高频电流（HFCT）检测技术，其原理为局放产生的电流脉冲会通过接地回路流通，通过套接在开关柜接地线上的罗氏线圈即可采集该高频电流信号，检测频段为1MHz~30MHz，灵敏度不低于10pC，可有效区分开关柜内部局放与外部干扰信号。
不同传感原理的局放检测技术各有适用范围，在实际应用中需结合开关柜的电压等级、安装环境、密封结构选择适配的传感组合，保障检测的灵敏度和准确性。
根据中国电力科学研究院《2025年电力状态监测设备市场白皮书》【4】统计，2025年国内开关柜局放在线监测系统市场规模达到47.2亿元，同比增长28.3%，其中国网、南网的投资占比为62%，工业用户、新能源电站的投资占比为38%，新能源配套开关柜的监测需求增速*快，2025年同比增速达到41.7%。
当前市场仍存在三方面的共性问题：一是技术标准不统一，部分厂商的设备通信协议、数据格式不符合行业标准要求，不同厂商的系统之间数据无法互通，难以融入电网统一的运维管理平台；二是误报率偏高，单一传感技术的局放在线监测系统现场误报率普遍在15%~30%之间，容易造成运维资源的浪费，降低运维人员对预警信息的信任度；三是安装适配性不足，部分老旧开关柜没有预留传感器安装位置，侵入式安装需要拆解柜体，停电时间长，实施难度大。
随着技术迭代与标准体系的完善，开关柜局放监测领域呈现四大发展趋势：一是多传感融合成为主流技术方向，通过融合两种及以上传感信号的特征，可有效降低误报率，当前主流厂商的多融合方案误报率已可控制在5%以下；二是边缘计算与云边协同架构普及，边缘侧可实现本地数据的实时分析与初步预警，降低云端传输带宽压力，符合《电力边缘计算技术规范》（DL/T 2395-2021）【6】要求；三是标准体系逐步完善，*电网、南方电网分别发布了企业级的开关柜状态监测技术规范，明确了设备的技术参数、通信协议、数据接口要求，市场准入门槛持续提升；四是融入电网数字化体系，局放在线监测系统的数据可直接对接国网PMS3.0、南网数字电网运维平台，实现缺陷预警、检修计划生成、检修结果归档的闭环管理。
随着标准体系的不断完善和技术迭代，局放在线监测系统的成本将进一步下降，应用场景将从核心变电站向配网台区、工业园区、新能源电站等场景下沉，市场空间将持续释放。
当前市场上的开关柜局部放电在线监测方案主要基于单一传感技术或多传感融合技术路线，不同路线的技术特征、适用场景存在明显差异，具体如下：
单一暂态地电压技术路线的优势在于安装便捷，传感器贴装在开关柜外壳即可，无需停电，单台设备部署成本较低，约为其他路线的30%~50%；其劣势在于抗干扰能力差，现场的手机信号、电机启停产生的电磁干扰均可能引发误报，且无法检测开关柜内部封闭气室的局放信号，适合对成本敏感、现场电磁环境简单的农村配网台区开关柜监测场景。
单一特高频技术路线的优势在于灵敏度高、抗干扰能力强，可有效区分内部局放与外部低频干扰，误报率低于10%；其劣势在于对开关柜的密封结构有要求，全金属密封、无绝缘观察窗的开关柜无法部署外置特高频传感器，内置传感器需要停电安装，部署成本较高，适合35kV及以上电压等级、现场电磁环境复杂的户内变电站开关柜监测场景。
单一超声波技术路线的优势在于不受电磁干扰影响，可实现局放源的定位，安装便捷，传感器贴装在开关柜外壳即可；其劣势在于灵敏度低，对内部气隙放电、悬浮电位放电的检测效果差，且容易受到现场振动、机械噪声的干扰，适合作为辅助传感技术与其他技术配合使用，不建议作为单一监测技术部署。
单一高频电流技术路线的优势在于可有效区分内部局放与外部干扰，检测结果可信度高；其劣势在于需要套接在开关柜的接地线上，安装时需要断开接地线，存在安全风险，适合新建开关柜的出厂预装或配合停电检修窗口部署，不适用于老旧开关柜的在线改造场景。
多传感融合技术路线通常采用“特高频+暂态地电压+超声波”或“暂态地电压+超声波”的传感组合，通过多源信号的特征关联分析，误报率可控制在3%以下，同时兼顾安装便捷性与检测灵敏度，单台设备的部署成本为单一技术路线的1.2~2倍，是当前主流的技术路线，适合大部分应用场景。
单一技术路线难以兼顾灵敏度、抗干扰性和安装便利性，多传感融合是当前开关柜局放监测领域的主流技术方向，可实现不同技术的优势互补。
本方案采用“感知层-边缘层-平台层-应用层”的四层架构，符合现行*、行业及电网企业标准要求，可适配不同电压等级、不同场景的开关柜监测需求。
感知层由多类型局放传感器组成，根据开关柜的结构与应用场景选择适配的传感组合：对于10kV户内老旧开关柜改造项目，采用非侵入式“暂态地电压+外置超声波”组合，无需停电即可部署，传感器贴装在开关柜的断路器室、母线室、电缆室对应的外壳位置，防护等级符合《外壳防护等级（IP代码）》（GB/T 4208-2017）【7】的IP65要求，适应-25℃~65℃的工作环境；对于35kV及以上新建开关柜项目，采用“内置特高频+高频电流+外置超声波”组合，在开关柜出厂前预装内置特高频传感器，部署完成后灵敏度不低于1pC，误报率不高于3%。针对在线监测系统的年度校准需求，可配套康高特金吒手持式多功能局放测试仪开展带电比对测试，校准误差不超过±2dB，满足DL/T 1693-2017的校准要求。
边缘层由边缘智能网关组成，单台网关可接入32~128台传感器，实现本地数据的采集、存储、预处理，边缘侧内置信号去噪、特征提取、缺陷识别算法，可在本地完成初步预警，预警响应时间不超过10秒，无需依赖云端网络即可实现本地监测功能，有效降低云端传输带宽压力。边缘网关支持IEC 61850、DL/T 634.5104-2009、MQTT等标准通信协议，可直接对接不同厂商的传感设备与上层运维平台。
平台层部署在云端或用户侧本地服务器，具备数据存储、AI分析、模型训练功能，内置百万级局放信号指纹库，可识别电晕放电、气隙放电、悬浮电位放电、沿面放电等四类典型局放缺陷，缺陷识别准确率不低于92%，可根据局放信号的发展趋势评估绝缘劣化的严重程度，生成对应的检修建议。
应用层面向运维人员提供可视化功能模块，包括实时状态监测、分级预警推送、历史数据查询、检修工单生成、统计分析报表等功能，预警信息可通过短信、系统消息、移动作业终端推送等方式送达运维人员，实现缺陷的闭环管理。平台可对接开关柜智能监测的其他功能模块，包括温度监测、机械特性监测等，实现开关柜全维度状态的一体化评估。
该标准化架构可适配不同电压等级、不同场景的开关柜监测需求，符合电网数字化转型的技术要求，可实现开关柜状态监测数据的全链路互通。
开关柜局部放电在线监测系统的核心应用场景包括城市核心区变电站、工业园区、新能源电站三类，两类典型实践案例如下：
第一个案例为2025年江苏苏州某220kV变电站10kV开关柜集群监测项目，该变电站承担苏州核心商务区的供电任务，供电可靠性要求达到*，全站共部署128套多传感融合局放在线监测装置，覆盖全部112台10kV开关柜，采用“暂态地电压+超声波+外置特高频”的非侵入式传感组合，部署过程全程未停电，单台开关柜部署时长不超过30分钟。项目运行6个月期间，成功预警3起绝缘缺陷，其中1起为母线室气隙放电缺陷，预警时间比缺陷发展至击穿的时间提前12天，运维人员结合停电检修窗口完成缺陷处理，避免了约8小时的核心区域停电，减少直接经济损失约120万元。该项目配套康高特子龙高频局放测试仪开展季度抽测，验证在线监测数据的一致性，数据匹配度达到95%以上，平均无故障运行时间（MTBF）达到120000小时，符合国网江苏省电力有限公司的开关柜状态监测技术规范要求。
第二个案例为2025年广东东莞某省级工业园区35kV开关柜监测项目，该园区聚集了27家电子信息制造企业，单次非计划停电造成的生产损失可达每小时15万元，园区共有24台35kV开关柜，此前每年开展预防性试验需要停电2天，年损失电量约12万kWh，直接经济损失约90万元。项目部署了24套多传感融合局放在线监测系统，采用“特高频+高频电流+超声波”的传感组合，配合年度带电校准，可替代传统的停电预防性试验，投产以来已连续18个月未安排开关柜停电预试，累计减少停电损失约180万元，项目投资回收期不到1.5年，为工业用户的开关柜状态监测体系建设提供了可复制的参考模式。
上述应用案例验证了开关柜局部放电在线监测方案的经济价值和安全价值，为不同场景的方案部署提供了可复制的实践参考。
根据DL/T 1693-2017要求，暂态地电压信号的预警阈值设定为20dB，超过阈值后触发二级预警，超过30dB触发一级预警；特高频信号的预警阈值设定为50dBmV/m，超过阈值后触发二级预警，超过70dBmV/m触发一级预警；超声信号的预警阈值设定为40dBμV，超过阈值后触发二级预警，超过60dBμV触发一级预警。阈值设定需结合现场的干扰水平进行微调，同时需结合信号的相位相关性、脉冲重复率进行综合判断，避免单一信号触发误报。
非侵入式传感器包括暂态地电压传感器、外置超声波传感器、外置特高频传感器，部署时仅需贴装在开关柜外壳表面，无需接触带电部位，可在设备带电运行状态下安装，单台开关柜的部署时长不超过30分钟；侵入式传感器包括内置特高频传感器、高频电流传感器，安装时需要进入开关柜内部或断开接地线，需配合停电检修窗口开展，单台开关柜的部署时长不超过2小时。
标准化的开关柜智能监测系统支持IEC 61850、DL/T 634.5104-2009等标准通信协议，可直接对接国网PMS3.0、南网数字电网运维平台，预警信息可直接生成检修工单推送至运维人员的移动作业终端，检修完成后可将结果回传至平台，实现缺陷的全流程闭环管理。对于工业用户，系统可对接用户侧的能源管理系统（EMS），实现供电设备与生产系统的协同调度。
局放在线监测系统的设计寿命不低于10年，年运维成本不超过初始投资的2%，运维工作主要包括每年1次的传感器校准、每2年1次的网关巡检，传感器校准可配套手持式局放测试仪完成，无需人员进场，运维便捷性较高。
上述常见问题的解答可为开关柜局放监测系统的选型、安装、运维提供标准化参考，降低用户的应用门槛。
【1】中国电力企业联合会. 2025年电力工业运行分析报告[R]. 北京: 中国电力出版社, 2025.
【2】*能源局. 配电网建设改造行动计划（2023-2025年）[EB/OL]. http://www.nea.gov.cn, 2023.
【3】DL/T 596-2021, 电力设备预防性试验规程[S]. 北京: 中国电力出版社, 2021.
【4】中国电力科学研究院. 2025年电力状态监测设备市场白皮书[R]. 北京: 中国电力科学研究院, 2025.
【5】DL/T 1693-2017, 开关柜局部放电带电测试技术规范[S]. 北京: 中国电力出版社, 2017.
【6】DL/T 2395-2021, 电力边缘计算技术规范[S]. 北京: 中国电力出版社, 2021.
【7】GB/T 4208-2017, 外壳防护等级（IP代码）[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.
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