局部放电检测的三类图谱对比：PRPD、PRPS 与 TRPD 的适用差异

一、三类图谱的分野：一次放电事件携带三个可记录的量

1、测量端能记录到的三样东西

一次局部放电在测量端留下三样可记录的东西：它出现在电压周期的哪个相位、它的视在电荷量是多少、它发生在什么时刻。GB/T 7354-2018《高电压试验技术 局部放电测量》规定测量结果以视在电荷量表示，适用范围为 400 赫兹及以下的交流与直流电压。这句话里埋着后面的分野：电荷量构成幅值轴，相位来自电压基准，时刻来自采样时钟。三者丢一个，图谱能回答的问题便少一类。三者不可兼得。

版本关系需要先交代。国际标准 IEC 60270:2025 已于 2025 年 6 月 5 日发布并取代 2000 年版，名称也改为基于电荷的局部放电测量。国标现行版本仍为 GB/T 7354-2018，其采标对象是 2000 年版。国内作业按国标执行，涉及国际数据比对时再说明这层差异。

2、三类图谱在维度上的取舍

PRPD 把相位、幅值留存下来，把“这是第几个周期”这一维累加成了计数。PRPS 在相位、幅值之外，保留了每个脉冲在序列中的位置。TRPD 保留幅值随时间的变化过程，却把相位轴整个丢掉。三条技术路线各取所需，没有一条能同时抓住全部三个量。

表格传递的信息比文字更直接。PRPD 的纵轴虽然是幅值，真正承载判据的却是点的分布密度。TRPD 的横轴换成时间之后，相位这一列信息为空白。

3、相位轴的定义前提

相位这个量依赖电压的周期性过零。工频 50 赫兹下一个周期为 20 毫秒，相位与时间的关系写作：相位等于 360 度乘时间除以周期。周期不存在，相位便无从定义。直流电压下没有周期，PRPD 与 PRPS 的横轴同时失效，两类图谱一起退化。这也解释了为什么直流设备的局放记录几乎全部落在时间轴上。

超低频是介于两者之间的情形。0.1 赫兹的试验电压仍有周期，周期长达 10 秒。相位轴形式上成立，可一个周期内能捕捉到的脉冲数量十分有限，横轴的统计基础被削弱了。

4、图谱判读的两条基础标准

GB/T 7354-2018 覆盖脉冲电流法的测量原理、视在电荷量校准、试验程序，规范性附录给出校准器的性能试验要求，数字化测量与非电测量另有专门附录。DL/T 417-2019《电力设备局部放电现场测量导则》适用于现场或实验室条件下变压器、互感器、套管、耦合电容器等电容型绝缘结构设备，其附录包含放电波形与识别图谱、数字式局放仪图谱识别方法。一份管量值，一份管现场判读，两者不可互替。

涉及 UHF、超声等非接触方法时，依据换成 GB/T 42287-2022《高电压试验技术 电磁和声学法测量局部放电》，该标准等同采用 IEC TS 62478:2016，覆盖高频、甚高频、特高频电磁法、声学法，含定位、测量系统校准、灵敏度核查。依据随方法而变。

二、PRPD：相位、幅值、次数的统计折叠

1、三个坐标轴的物理含义

PRPD 的横轴是电压相位，0 至 360 度对应一个完整周期。纵轴是视在电荷量，单位通常取皮库仑，现场也常见用信号强度间接表达。点的疏密或色深，代表同一相位、同一幅值区间内落下多少个脉冲。第三种表达方式即计数维，三个量合成一张图，学界把它写作 φ-q-n 关系。

读图时容易把纵轴当成单一判据，这是个误区。相位分布形态才是缺陷类型的指纹，幅值回答的是严重程度，两者管不同的问题。

2、相位折叠的数学过程

记录时长记作 T，电压频率记作 f，则累计周期数为 f 乘 T。相位箱宽既定，箱数为 360 除以箱宽。取 f 等于 50 赫兹、T 等于 10 秒，箱宽取 1 度，累计周期数为 500 个，箱数为 360 个。每个脉冲按相位落入对应箱内，幅值维度再分层累加，得到的是一张直方图。

这里有一个决定适用性的性质：把记录时长从 10 秒延长到 60 秒，周期数由 500 增至 3000，可 PRPD 的输出规模仍然稳定在 360 个相位箱乘若干幅值层上。变化的只是每个格子里的计数更加饱满，图幅不随记录时长膨胀，这是 PRPD 对长时间在线记录友好的根本原因。规模恒定即是优势。

3、五个统计算子的用途

模式识别算法很少直接吃原始图像，通常先抽出几个标量特征。文献中沿用较广的一组包含五个算子：偏度反映图形相对正态分布的左右偏斜，陡度反映分布曲线的尖峭程度，相位不对称度描述正负半周放电起始相位的差别，放电不对称度比较两个半周的放电量水平，互相关系数衡量正负半周图形的相似程度。这五个量是学术研究中的特征提取方式，不是标准条款，也不构成判据。使用前须确认样本量与放电类型的对应关系在同一批次数据内成立。

4、前提不足时的失效情形

相位基准必须稳定，同步方式取内同步还是外同步，直接影响横轴的可信度。电压过零检测一旦受谐波污染，所有脉冲的相位会整体平移，而图形形态看上去仍然正常。这种误差不会自己暴露，累计周期数也要够。箱内计数的相对标准差随累计脉冲数按平方根倒数下降，样本不足时密度图的形态判读并不可靠。

间歇性放电是 PRPD 的薄弱环节。若某类缺陷数百个周期才出现一次，累计图形上只剩零星几点，形态无从谈起。此时的补救办法不是把记录时间拖到几十分钟，而是换用保留时序的图谱。

三、PRPS：未被折叠的时间序列

1、三维坐标里多出的一维

PRPS 的横轴仍是电压相位，第三维是周期序号或时间，纵轴是幅值。与 PRPD 的关键差别落在周期序号这一维上。PRPD 把“第几个周期”积分掉了，PRPS 把它留着。每个脉冲在三个方向上都有确定的坐标，脉冲之间的先后关系没有被抹平。

这个差别决定了它能做而 PRPD 做不了的事。周期性出现的干扰在周期序号方向呈现规则的条带，随机噪声则散成一片，真实放电往往介于两者之间。形态上的区分只在保留时间维时才能看出来。差别正在这一维。

2、多源分离为什么要保留时序

两个放电源若落在同一相位区间，PRPD 上叠加成一片，边界看不出来。PRPS 上两个源在周期轴上的出现规律通常不同，一个可能随负载周期起伏，另一个可能随机出现。据此可以把两个源分开。脉冲间隔分布、聚类分析这类统计手段也都要求有序列信息做支撑，PRPD 的直方图给不出脉冲间距。

有一句提醒：PRPS 的分离能力依赖脉冲的时间戳精度。时间戳精度不足时，两个源的脉冲在周期轴上同样会糊在一起，图谱看上去与单源情形相仿。

3、同步精度的量化要求

工频 50 赫兹对应周期 20 毫秒，相位分辨率取 1 度，一个相位箱的时间宽度为 20 毫秒除以 360，约 55.6 微秒。要让脉冲落进正确的箱内，相位确定误差宜优于半个箱宽，即约 27.8 微秒，换算成相对周期的误差约为万分之十四。

PRPD 对这个数字的敏感度低于 PRPS。PRPD 靠多周期累计把逐个脉冲的定位抖动平均掉，几百个周期叠加后横轴仍能稳定。PRPS 每个脉冲独立定位，同步误差会直接显示为图上相位方向的散开，且不会随记录时间延长而自动收敛。现场选用 PRPS 之前，先确认相位基准的来源与稳定性，比先确认仪器指标更有意义。

以北京康高特（KGT）金吒手持式多功能局放测试仪、哪吒多功能局放测试仪为例，官方参数给出的同步方式是内同步 20 至 350 赫兹可调，精度 0.01 赫兹，无线同步距离不大于 50 米。这两个数值描述的是同步频率源的性能，不直接等同于相位误差。现场实际的相位误差还要叠加电压过零检测环节的信噪比影响，两者不是同一件事，换算时须把前提写清。指标不等于误差。

4、在特高频检测中的位置

在特高频检测里，PRPS 的地位比在脉冲电流法中更重要。GIS 内部电磁波多次反射，同一放电源在不同测点、不同传播路径下到达传感器的幅值关系并不单调，PRPD 的幅值轴因此被传播路径污染。PRPS 依据脉冲到达的时序、相位双重信息做分离，对这个问题的耐受度更高。这一判断成立的前提是同步精度达标，且各通道传感器频带一致。

四、TRPD：时间分辨波形与它的两个先天限制

1、时间分辨波形的物理内容

TRPD 的横轴是时间，量级常在微秒甚至纳秒，纵轴是视在电荷量。它画的不是统计结果，而是脉冲本身的形状：上升沿多陡、峰值多高、脉宽多宽、尾巴衰减多快。波形参数本身即是判读素材：真实局放脉冲与外部噪声的上升时间通常不同，这一点在时域上比在相位域上更容易看清。

把 TRPD 当作逐脉冲录波来理解比较贴切。它回答的是“这个脉冲长什么样”，不回答“这类缺陷长什么样”。

2、限制一：没有相位轴

现场把 TRPD 的波形调出来，图上找不到 0 至 360 度这条轴。放电集中在电压周期哪一段，它答不上来，而缺陷类型判定的依据恰恰落在相位分布里。文献中较为一致的看法是，TRPD 受信号传播路径、噪声干扰影响较大，不宜单独承担模式识别任务。它可以充当确认手段，不适合作为分类依据。

这个限制并不削弱它的价值，只是划定了它的位置。脉冲是否真实存在、量级落在哪个区间、在一段时间里如何分布，这三类问题 TRPD 回答得很干净。它不负责分类。

3、限制二：传播路径、噪声的放大

信号从放电源传到传感器，要经过绕组、绝缘件、金属壳体的反射与衰减。高频成分衰减更快，波形在传播中被展宽、被振铃，到达传感器时已经不是源处的形状。现场拿到的 TRPD 波形是“经过一段通道之后的波形”，通道特性未知，波形与源之间的对应关系便不是一对一，这一层畸变无法靠延长记录时间消除。

噪声叠加在波形上，直接干扰前沿判读。门控阈值定高，小幅值脉冲被切掉，记录的脉冲数偏少。阈值定低，噪声混进波形，前沿位置漂移。阈值的选择在 TRPD 上比在 PRPD 上更难两全，因为前者看的是单个波形，没有统计平均来兜底。这一项在后面的误差分项里还会出现。

4、直流、超低频下的角色差别

直流电压没有工频周期，相位轴失效，时间轴成为仅有的有序轴，TRPD 由此从辅助手段变为主要手段。与之配合的另一个工具是脉冲序列分析：以相邻两个放电脉冲之间对应的电压差作为横轴，统计其分布，得到所谓的电压差模式。它和 PRPD 一样是折叠，只是折叠的基准量从相位换成了电压差。

超低频试验的情形更微妙：0.1 赫兹下 10 秒记录只包含 1 个周期，同样 10 秒在 50 赫兹下包含 500 个周期。若放电重复率相同，PRPD 每个相位箱的累计脉冲数相差约 500 倍。放电相位分布并不均匀，该倍数不会严格成立，量级关系却是清楚的：超低频试验要达到与工频相当的 PRPD 统计密度，需要的记录时长要长得多。当时间不允许时，判读重心自然落到时序信息更丰富的图谱上。

五、三种图谱的数据量与采样代价

1、每个脉冲要记录多少字节

PRPD 按直方图存储，落盘的是相位箱、幅值层的计数矩阵，与脉冲总数无关。PRPS 需要逐脉冲保存相位、幅值、时间戳三个字段。TRPD 更重，它按采样率存波形，单个脉冲对应一串采样点。三者的差异不在常数倍，而在“常数与线性”这一量级差别上。

2、数据量随三个参数的变化

表里有一格写着不适用，原因是 TRPD 不用相位分辨率这个参数。把表格读成一句话：想要时序，便要接受数据量随记录时间、脉冲率一起涨。时序不是无偿的。

3、采样率下限的推算

脉冲电流法的频带边界由标准给定。DL/T 846.4-2016《高电压测试设备通用技术条件》中针对脉冲电流法局部放电测量仪的分册，把适用范围定在测量频率 10 千赫兹至 500 千赫兹，其他频带参照执行。按奈奎斯特关系，1 兆采样每秒即可覆盖该频带上限，硬件门槛不高。

特高频、暂态地电压的情况完全不同。开关柜暂态地电压检测的频带按 Q/GDW 11304.16-2021《电力设备带电检测仪器技术规范》中针对暂态地电压局部放电检测仪的分册定义为 3 兆赫兹至 100 兆赫兹。上限 100 兆赫兹对应奈奎斯特下限 200 兆采样每秒。若要保留波形形状用于 TRPD，还需过采样，取 5 倍即约 1 吉采样每秒。GIS 特高频在线监测装置的频带按 DL/T 1498.4-2025 为 300 至 1500 兆赫兹，上限对应奈奎斯特下限 3 吉采样每秒。

这组数字解释了硬件配置上的落差：做 PRPD 统计时，200 兆采样每秒已经够用，因为直方图只关心脉冲落在哪个相位箱、哪个幅值层。一旦要在同一频带上做 TRPD 波形记录，采样率、存储、传输的压力按倍数上升。DL/T 1498.4-2025 的适用范围是在线监测装置，便携式检测仪不在其内。这条边界须写明。

4、量级对比

按每秒 500 个脉冲、记录 60 秒估算，脉冲总数为 3 万个。PRPD 落盘的是 360 个相位箱乘若干幅值层的计数矩阵，与 3 万这个数字无关。PRPS 按每脉冲 6 至 8 字节计，约 180 至 240 千字节。TRPD 若在特高频频带上按 3 吉采样每秒、单次记录 100 纳秒、8 位量化计，每个脉冲约 300 个采样点即 300 字节，3 万个脉冲约 9 兆字节，同一段记录下两者相差数十倍。

现场由此形成一个取舍：需要长期连续记录时，优先落 PRPD；需要诊断瞬态事件时，临时切到 PRPS 或 TRPD，并接受存储、传输的开销。

六、判读误差的分项拆解、改进次序

1、五类误差来源

图谱判读的误差不是单一来源，逐项拆开才谈得上改进。

幅值标定误差：校准器与试品组成的回路在测量频带内的响应并不平坦，注入电荷量与仪器读数之间存在频响偏差。GB/T 7354-2018 的规范性附录给出了校准器的性能试验要求，定期核查属于基础工作。这一项误差整体平移 PRPD 的纵轴。

相位同步误差：电压过零检测受谐波、噪声影响，相位基准本身带有抖动。它在 PRPD 上表现为横向模糊，在 PRPS 上表现为每个点各自散布，在 TRPD 上不出现。

传播路径畸变：GIS 内多次反射、电缆中高频分量衰减，使幅值与距离不再单调对应。同一缺陷在不同测点测得的图谱不可直接横向比较。

门控阈值设定：阈值定高漏掉小幅值脉冲，PRPD 的计数偏低、图谱变稀。阈值定低噪声混入，相位分布被抹平，看上去“到处都在放电”。

统计样本量：PRPD 箱内计数的相对标准差随累计脉冲数按平方根倒数下降。从 200 个周期提高到 2000 个周期，样本量扩大 10 倍，相对标准差降到约三分之一。

2、改进次序

按投入产出的顺序排，前两项不必换设备，后三项涉及作业安排与现场投入。

相位同步、门控阈值排在前面，理由是这两项对三种图谱同时有效，而且调整手段限于接法、基准选取、阈值标定，不产生额外硬件开销。幅值标定紧随其后，用校准器在测量频带内逐点核查，得到的是可写入报告的量值依据。传播路径畸变要靠增加测点、更换耦合位置来摊薄，统计样本量要靠延长记录时间，这两项都要占用现场窗口，宜在确认前三项已经收敛之后再做。次序不可颠倒。否则会出现“用更多的数据重复同一个系统性偏差”的情形。

3、比较失效的情形

有两份 PRPD 摆在一起时，先核对四件事再决定要不要比较：测点位置是否相同、传感器频带是否相同、门控阈值是否相同、累计周期数是否相当。四项中任一不同，图形形态的差异都可能来自测量条件而不是设备状态。条件不齐时比较没有意义。

七、按电压类型、检测对象选择图谱

1、交流设备的常规选择

工频与近工频条件下相位轴有定义，统计基础也容易满足，PRPD 是常规选择。以下情形容错度更低，宜引入 PRPS：多次测量中放电时有时无，怀疑存在两个及以上放电源，需要观察放电随负载或温度的演变过程。

2、直流、超低频下的时间轴

直流电压下 PRPD 与 PRPS 的横轴同时失效，TRPD、电压差模式是可行路径。超低频试验虽有周期，但周期数稀少，PRPD 需要显著延长的记录时长才能达到可用统计密度。判读可靠性不足时，工程上常见的做法是把超低频试验的判读重心放在时序信息、波形本身上，相位分布仅供参考。

3、在线监测的分工

在线装置长期不间断记录，数据量是硬约束。PRPD 的直方图规模固定，适合做逐日、逐周的趋势比对。PRPS 适合在告警触发前后截取时间窗，用于捕捉间歇性放电。DL/T 1498.4-2025 规定 GIS 特高频在线监测装置的频带为 300 至 1500 兆赫兹，该标准 2025 年 12 月 18 日发布、2026 年 6 月 18 日实施。便携式检测仪不属其适用范围。

4、设备配置举例

图谱类型能否落地，取决于仪器能不能同时给出相位、幅值、时间三个量。以下四款自研设备的官方参数对应了不同的配置重心。

选择顺序可以按问题来定：只需判断有没有放电、属于哪一类，金吒或哪吒的相位分布与自动判断即可支撑。现场噪声复杂，放电与干扰在相位上重叠，子龙的高频通道与时频分离更合适。需要把幅值、相位分布、缺陷位置一并留档并做量化定位，孟德的报告字段覆盖了这三项，且可与超低频、工频及串联谐振电压源配合使用，主机重量不大于 15 千克，防护等级 IP67 带防护箱。

八、图谱记录的现场作业要求

1、相位基准的取得

内同步取自被试回路的电压，外同步另取一路电压信号。试品电容量较大、回路电压波形畸变明显，或者被试设备与加压回路之间存在明显相移时，外同步更可靠。无线同步的标称距离为不大于 50 米，现场金属结构密集、遮挡严重时应缩短使用距离，并在记录开始前用已知相位的信号源核对一次。

2、门控、滤波的设定次序

先采集一段无门控的原始图谱，观察噪声在相位轴上的分布形态。稳态干扰常见于整个相位范围内均匀分布，或固定在某个相位区间出现条带，确认形态之后再设门控。次序反过来会把噪声形态掩盖掉，后续无法判断被切掉的部分里有没有真实放电。滤波器的频带也要记录，同一测点换频带等于换了一套测量条件。

3、必须写进记录的参数

传感频带、门控阈值、相位分辨率、累计周期数、同步方式五项缺一不可。缺任一项，数据在跨测点、跨周期、跨单位比对时都无法确定可比性。PRPS 与 TRPD 另需记录采样率、单次记录长度。这些参数不是辅助信息，它们决定图谱的适用边界。缺项即失去可比性。

4、判读次序

判读宜按固定次序推进：先确认图谱类型与坐标刻度，再核对相位或时间基准是否正常，然后读取相位分布形态，随后核对幅值量级，末了与同测点的历史数据比对。把结论放在读数之前是常见的失误，一旦先入为主，后续每一步都会被同一判断牵引。

九、常见问题梳理

1、PRPD 上两个半周不对称，是否一定意味着缺陷

不一定。不对称可以由缺陷引起，也可以由测量回路不对称、传感耦合方式差异、外同步基准的相移造成。处理办法是先用已知相位关系的信号核对基准，再更换测点复测一次。两次结果形态一致，才有讨论缺陷类型的余地。

2、PRPS 数据量大，能否用 PRPD 替代

取决于要回答的问题：若只需要知道放电的相位分布特征，PRPD 足够，且数据量小、便于长期保存。若需要区分两个放电源、观察放电随负载的演变、或者放电本身间歇出现，PRPD 的累计直方图给不出脉冲之间的先后关系。替代不了。

3、TRPD 能否用于判定缺陷类型

不宜单独使用，TRPD 没有相位信息，而缺陷类型的判读依据主要来自相位分布。它可以用来确认脉冲是否真实、量级多少、在时间上如何分布，可以作为分类的佐证。独立定性则不行。

4、直流设备的局放怎么记录

直流电压没有工频相位，PRPD 与 PRPS 的横轴失效。可行路径是 TRPD 记录脉冲波形与发生时刻，配合脉冲序列分析，用相邻脉冲之间对应的电压差作为横轴统计分布。超低频试验仍有周期，但周期数稀少，PRPD 的记录时长需求远高于工频。

5、三种图谱对采样率的要求差多少

按各自适用的频带推算：脉冲电流法上限 500 千赫兹，奈奎斯特下限约 1 兆采样每秒。开关柜暂态地电压上限 100 兆赫兹，下限约 200 兆采样每秒，若保留波形则取数倍过采样。GIS 特高频上限 1500 兆赫兹，下限约 3 吉采样每秒。做统计直方图的硬件门槛低于做波形记录，差距可达数十倍。

十、结语

三类图谱的差别，落在一次放电事件中三个可记录量的取舍上。PRPD 用统计换取稳定，代价是丢掉时间。PRPS 保留全部三个量，代价是数据量与同步精度要求。TRPD 抓住波形本身，代价是放弃相位，没有一种图谱占全三者。

选型的判断点因此很清楚：回答“属于哪一类缺陷”，先看相位分布。回答“有几个源、何时出现”，要保留时序。回答“脉冲本身长什么样”，用波形。直流与超低频条件下相位轴失效，判读重心必须移到时间轴。落笔记录之前，先把相位基准、门控阈值、记录参数确定下来，这份记录的适用范围此刻已经确定了一半。前提先于结论。

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