全息声场检测仪电力多场景应用解决方案

全息声场检测仪电力多场景应用解决方案

基于 64 元全向阵列与 AI 全景声场重建的全景声学监测方案

一、行业痛点：电力设备声学监测的共性局限

局部放电（PD）是电力设备绝缘故障最主要的早期征兆之一。当前行业常用的检测方法包括特高频法（UHF）、超声波法（AE）、高频电流法（HFCT）和暂态地电压法（TEV）等，其工作频段分别位于特高频（约 300MHz–3GHz）、超声（约 20kHz–300kHz）、高频电流（约 0.1MHz–50MHz）及暂态地电压（约 3MHz–100MHz）频段，与本方案阵列 20Hz–20kHz 的可听声监测带宽基本不重叠；这些方法在特定场景下各有技术优势。就声学监测（可听声频段）这一技术方向而言，行业通常面临以下共性局限：

■ 视场受限，易存在监测盲区——手持式设备与固定式传感器多在有限角度范围内检测，在变电站、换流站等大空间多设备场景中，单台设备较难覆盖所有方向的声学事件，可能存在漏检风险；

■ 干扰环境下微弱信号较难捕捉——现场存在较强电磁干扰、多设备混叠噪声与空间混响，传统波束形成算法在低信噪比下定位精度易下降，从背景噪声中提取微弱局放可听声分量存在一定难度；

■ 对人工经验依赖度较高——检测结果多依赖操作人员经验判断，标准化异常声识别模型的建立仍在完善中，"监测→识别→预警"的闭环智能化程度有提升空间；

■ 间歇式巡检存在"空窗期"——以手持设备巡检为主的方式存在巡检间隔期，故障可能在两次巡检之间发生并演化，与"预防为主"的运维目标存在差距。

注：本节所述行业共性局限，系基于公开技术文献与行业实践的归纳，不针对任何特定厂商的产品或方案，不构成对他人商品、服务的评价或贬低。

二、方案概述：单台设备近全向全景声学监测

全息声场检测仪以 64 元全向高信噪比传声器阵列为核心，可实现单台设备对整个球空间（水平 360°、垂直 180°）的近全向全景声场覆盖，并通过 AI 算法完成从"全景采集→ 声源分离 → 异常识别 → 风险预警"的全链路智能化监测（各环节能力均为设计目标）。相较传统技术路线，其设计差异如下：

表 1　技术路线设计差异对比

技术架构：全向阵列采集 → AI 全景声场重建 → AI 多声源盲分离 → AI 异常声智能识别 → 声-光多模态融合可视化。

本方案核心技术正面向变电站、换流站、输电线路、配电站房等典型场景开展适配研究。

注：本表为技术路线层面的对比说明，基于公开资料整理，不针对任何特定厂商的产品；各场景实际应用效果须经现场适配验证后确定。

三、核心技术

3.1　64 元全向阵列：近全向全景覆盖

采用球面麦克风阵列设计，无需机械云台转动方案，实现对整个球空间的近全向覆盖，一次部署即可全景映射全局声学热点，针对传统声像仪"视场受限、易存在盲区"的问题提出改进方案（设计目标）。

3.2　AI 全景声场重建

基于层级多任务深度学习模型，为不同频率层级分配不同阶数的球谐波域特征，实现宽带全景声场的高保真重建（设计目标）。单台设备可实现中远距离声源的定位（设计目标），定位精度随频率升高而提升。

3.3　AI 多声源盲分离

面向变电站多设备同时发声的复杂场景，基于深度神经网络声源分离算法，在无需先验信息的条件下实现混合声信号中的多声源分离（设计目标），分离信干比设计值 ≥12dB（测试条件见注 3），支持不同设备异常声的分离与跟踪。

3.4　电网强电磁环境适配

针对变电站强电磁干扰、宽温域运行、户外部署等特殊需求，通过电磁屏蔽与滤波电路设计抑制电磁耦合干扰，降低工频及高频电磁干扰对声学采集链路的影响。需说明的是，变电站 50Hz 工频、100/200Hz 变压器本体振动及冷却风机噪声均落在本方案 20Hz–20kHz 工作带内，属声学干扰，由 3.3 的 AI 多声源盲分离在信号层分离（分离信干比设计值 ≥12dB），而非依靠滤波电路抑制；同时通过宽温域适应性设计，保障系统在 −20℃～50℃ 环境下的工程可靠性（设计目标，具体温度范围以实测标定为准）。

3.5　声-光多模态融合

将声场成像与全景光学图像叠加，呈现可视化声学监测画面；并支持与红外热成像等多模态数据融合，支撑电网数字孪生建设。

四、电力多场景应用

表 2　电力多场景适配说明（设计目标）

注：本表为技术能力的设计说明，不构成对特定场景检测结论或工程效果的承诺；各场景实际可用性须经现场适配验证后确定。

五、典型检测对象与故障类型

表 3　典型检测对象与声学异常（检测参考价值为设计目标）

系统通过构建覆盖多类型故障、多工况条件、多信噪比等级的电网设备异常声特征库，支撑 AI 诊断模型的垂直迁移与跨场景泛化（设计目标）。

六、技术参数与性能指标

注 1　声场重建、定位、分离等为系统硬件与算法的设计规格，不构成现场保证值。其中声场重建角度分辨率、信噪比、灵敏度等指标均随频率与测试距离变化——受阵列孔径衍射限约束，频率越低分辨率越差；上表数值为指定频段与测试条件下的设计目标值，须按实际测试条件标定后使用。

注 2　关于局部放电检测的适用范围说明——局部放电声发射的主要能量集中于超声频段（约 20kHz–300kHz），而本方案阵列带宽上限为 20kHz。因此，本方案覆盖的是 PD 的可听声与低超声边界声学分量，在声学监测层面可提供辅助判据；建议与 AE 超声波法、UHF 特高频法、TEV 等方法协同使用，不替代超声局放检测。各设备类型的实际可用性，须经现场比对试验验证。

注 3　分离信干比、阵列信噪比、灵敏度、角度分辨率等指标的实际数值随频率、距离、声源类型及现场信噪比条件变化，上表数值为特定测试条件下的设计目标值，建议由具备资质的检测机构出具测试报告后引用，并标注报告编号及出具机构。

注 4　关于成本测算——"减少传感器部署数量""降低运维成本"等表述，系基于典型场景的内部测算模型（测算依据：【待填：测算方法、假设条件、报告编号】），为内部测算结果，实际效果因站场规模、监测范围与验收要求而异，不构成承诺。

本方案属可听声状态监测技术路线，可参照 T/CEC 1207-2025《变电设备可听声状态监测技术导则》（中国电力企业联合会，2025-08-15 发布、2025-11-30 实施）开展可听声监测能力的评价与验证（标准现行状态及适用版本请以正式发布文本为准；本方案不对该标准作出符合性声明）。

七、应用价值

7.1　经济价值：有助于降低全站级监测总体拥有成本

全息声场检测仪单台可实现水平360° 覆盖，一座变电站重点监测区域通常建议布设 2 台设备（互为冗余）即可实现全景监测；具体布设数量可根据站场规模、监测范围与重点区域划分灵活确定。相较固定式多点位局放监测系统通常需部署 6–8 个节点，经内部测算，长期运维成本具有下降空间（测算依据见注 4，实际效果因站场而异，不构成承诺）。

7.2　预警价值：从"事后抢修"向"提前预警"

全景实时在线监测可显著缩短巡检间隔期、减少故障空窗期，通过 AI 异常识别，设计上支持故障的早期预警（设计目标：提前 2–4 周，非现场保证值），有助于减少非计划停机带来的经济损失。

7.3　效率价值：从"人工经验"向"智能闭环"

建立从"全景采集 → 盲源分离 → 异常识别 → 风险预警"的全链路智能化监测范式，将较多依赖人工经验的巡检升级为标准化智能监测，提升运维效率与一致性（设计目标）。

八、总结

全息声场检测仪以"全向阵列 + AI 全景声场重建 + 多声源盲分离 + 异常智能识别"为核心技术路线，针对电力设备全景声学监测的应用需求，为变电站、换流站、输电线路、配电站房等多类场景提供单台设备近全向覆盖、强干扰解耦、智能预警的全景声学监测方案（设计目标）。

本方案核心技术正面向变电站、换流站、输电线路、配电站房等典型场景开展适配研究，从"视场受限"向"近全向覆盖"、从"人工经验"向"智能闭环"、从"间歇巡检"向"实时在线"演进，为电网设备状态智能监测与数字化运维提供技术路径参考，在新型电力系统建设中具有应用前景。

听细微，见知著

北京群核声学技术有限公司

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合规声明

1. 本资料为产品技术宣传资料，所载技术指标、性能数据及效益测算均为设计规格或内部测算结果，不构成现场保证值、产品承诺或合同条款；

2. 本资料中的技术路线对比基于公开资料整理，不针对任何特定厂商的产品，不构成对他人商品或服务的评价；

3. 本资料涉及的检测方法说明仅用于技术交流，实际检测应遵循相应国家标准、行业标准并由具备资质的机构实施；

4. 本资料中引用标准的现行状态请以正式发布文本为准，本方案不对任何标准作出符合性声明；

5. 产品实际功能与性能以最终交付产品的技术协议、检验报告及合同约定为准。

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