在电力配网中，金属封闭开关柜（Metal-Enclosed Switchgear）的可靠性直接关系到供电质量。据统计，近 40% 的开关柜故障源于绝缘缺陷（如绝缘子裂纹、接触不良等）引发的局部放电（Partial Discharge, PD）。
传统的定期人工巡检存在劳动强度大、实时性差、易漏判等痛点 。这里将介绍一种基于分布式无线TEV传感器在线监测系统，它通过智能反馈和多层级诊断策略，为开关柜的“健康”保驾护航。
一、 技术原理：为什么选择TEV（暂态地电压）？
当开关柜内部发生局部放电时，电磁波会从绝缘垫圈、法兰接缝等非连续屏蔽点泄漏出来，并在金属外壳表面感应出瞬态脉冲电压，这就是 TEV 信号 。
TEV法因其非侵入式（不破坏设备结构）、安装便捷、频带较宽等特点，成为目前最适合金属封闭开关柜的检测手段 。
通过在开关柜金属表面贴装电容性传感器，即可捕捉到这些微弱的电压信号，从而反推内部的绝缘状态 。
二、 核心硬件：低功耗无线TEV传感器设计
为了实现长期在线监测，该研究设计了一款高性能无线传感器。该传感器摒弃了传统的高速采样（耗电大），而是采用了包络检波（Envelope Detection）技术，既保留了局放特征，又大幅降低了功耗和数据量。
1. 传感器架构
系统由感知层、通信层和诊断层组成。感知节点包含信号耦合、预处理、数据采集及无线通信模块（Wi-Fi）。
2. 信号调理与采集
TEV信号的主频分布在 1MHz – 30MHz 之间 。为了提高信噪比（SNR），电路设计了带通滤波器和低噪声放大器，并通过检波电路将纳秒级的高频脉冲转换为微秒级的低频包络信号，便于低功耗采集 。
3. 无线化与续航
传感器采用锂电池供电，配合“定期唤醒+伺服启动”的低功耗策略，电池寿命可达 3年以上 。外壳设计带有强力磁铁，可直接吸附在开关柜表面，无需布线。
三、 智能诊断策略：从“报警”到“确诊”
光有数据还不够，如何判断是干扰还是故障？该系统提出了一套两级诊断法 。
第一级：基础状态诊断 (Elementary Diagnosis)
传感器在本地进行初步计算，仅在数据异常时上传，减少网络拥堵。
- 幅值分析：根据TEV幅值（dBmV）判断风险等级（正常/关注/警告/危险）。
- 趋势分析：监测信号随时间的变化率，识别突发性故障或渐变性老化 。
- 横向对比（Parallel Analysis）：对比同一环境下相邻开关柜的数值。如果某一台显著高于其他台（超过阈值），则判定为异常，有效排除了外部共模干扰 。
第二级：深度诊断 (In-Depth Diagnosis)
当基础诊断发出警报后，系统自动切换到高频采集模式，上传PRPD（相位分辨局放）图谱，利用服务器端的算法进行模式识别。
系统采用 SVM（支持向量机） 算法，对局放图谱的灰度特征进行分类，能够准确区分悬浮放电、沿面放电、气隙放电等故障类型，识别率可达 90% 左右 。
四、 总结与应用价值
这项基于分布式无线传感器的监测方案，完美解决了开关柜运维中的“盲区”：
- 安装零门槛：非接触磁吸式安装，不改动一次设备。
- 抗干扰强：通过横向对比和趋势分析，有效滤除环境噪声。
- 智能闭环：日常低功耗巡检 -> 异常自动触发高频采样 -> AI辅助诊断故障类型。
该系统将传统的“定期体检”转变为“全天候健康管理”，对于提升智能电网的设备管理水平具有重要的工程应用价值 。
