[发明专利]基于异常振动分析的GIS机械缺陷诊断系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于异常振动分析的GIS机械缺陷诊断系统及方法，包括：加速度传感器固定于GIS壳体表面的测量点位置处，加速度传感器、电荷放大器、数据采集仪和数据处理装置依次串联连接；数据处理装置对测量的振动信号进行小波降噪后，最终得到各测量点振动信号的频谱图，通过分析频谱图各频率段信号成分，确定GIS机械故障类型。本发明有益效果：本发明所提出的基于异常振动分析的GIS诊断技术研究为发现GIS的机械缺陷或潜在故障提供一种重要而可行的检测手段，对保障GIS可靠运行具有重要意义。

技术领域

本发明涉及机械故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于异常振动分析的GIS机械缺陷诊断系统及方法。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear，GIS)广泛应用于各电压等级的变电站中，具有诸多优点，比如占地面积小、检修周期长、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高，技术先进并且经济优越。虽然GIS具有很多的优点，但是也存在一些问题，例如：由于GIS的全部元件都封装在金属箱里，结构紧凑，内部电器元件多，难以及时发现和准确定位出现的故障；一旦出现故障，鉴于其复杂的结构，不易拆卸，很难实现现场维修。如果发生故障，GIS一般有2周的停电时间，然而现实情况下检修需要两周以上的时间来完成。因此，很有必要对GIS的运行状况进行实时的监测。

GIS的异常机械振动在运行变电站时有发生，异常振动会对GIS运行状态产生不利影响，并且产成的超标噪声，会影响运行人员及变电站附近人员工作及生活。同时，异常振动会对现场GIS局部放电超声波检测造成干扰，进而影响GIS运行状态的准确评估。

目前存在以下几种GIS故障诊断方法：

1.SF6气体检测法

通过抽取GIS内部的SF6气体分析所含分解物来判断是否发生放电故障及放电强度。但此方法不是实时检测法，甚至不是快速检测法。气体检测法灵敏度很低，并且对于某些机械故障类型并不适用，取气工作安全风险高，不能作为长期的检测方法使用。

2.高频接地电流法

利用带有铁淦氧等磁芯材料的罗可夫斯基线圈作为传感器，测量故障高频信号。但底线需要穿过线圈，给现场使用带来了不便。

3.超高频检测法

可以根据放电脉冲的波形特征和UHF信号的频率特征进行故障诊断，具有良好的检测灵敏度，但超高频传感器本身的结构设计无法抑制来自变电站内高频段的干扰，这就使得检测结果的准确性受到了严重影响。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种基于异常振动分析的GIS机械缺陷诊断系统及方法，该系统及方法通过分析异常振动信号，对采集到的振动信号应用小波降噪处理，得到对应的频谱图，从而掌握不同机械故障类型下的振动信号特性，可为GIS的故障检测和诊断提供更为全面的补充，有利于发现GIS潜在故障及故障定位。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

基于异常振动分析的GIS机械缺陷诊断系统，包括：加速度传感器、电荷放大器、数据采集仪和数据处理装置；

所述加速度传感器固定于GIS壳体表面的测量点位置处，加速度传感器、电荷放大器、数据采集仪和数据处理装置依次串联连接；

数据处理装置对测量的振动信号进行小波降噪后，最终得到各测量点振动信号的频谱图，通过分析频谱图各频率段信号成分，确定GIS机械故障类型。

在GIS的外壳表面进行加速度传感器的布点，布点位置应均匀的分布在可粘贴的GIS壳体表面。

通过分析频谱图各频率段信号成分，确定GIS机械故障类型具体如下：

由局部放电引起的振动，振动主频率在5～30KHz之间；