[发明专利]基于频谱能量分析与自组织竞争算法的GIS故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于频谱能量分析与自组织竞争算法的GIS故障诊断方法，主要用于诊断GIS的绝缘子松动故障类机械故障和尖刺放电及沿面闪络的绝缘故障。方法包括：对多个周期的振动信号进行采集，将采集到的信号进行自适应滤波后利用小波变换对滤波后的信号进行多层次重构，求得不同频段的重构信号，再计算不同频段重构信号能量占总频段的能量比，提取出特征变化较为明显的频段能量比作为输入样本，通过自组织竞争算法对其进行训练得到权值中心实现故障分类，诊断GIS故障。该方法易于实现，结果明显，诊断准确率较高。

技术领域

本发明属于电力输电设备的状态在线监测与故障诊断技术领域，具体涉及一种基于频谱能量分析与自组织竞争算法的GIS故障诊断方法及系统。

背景技术

气体绝缘组合电器(GIS)是以SF6气体作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备，它是将变电站里除变压器外的各种电气设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、互感器及母线与连接管等过渡元件全部组装在一个金属外壳内，充以SF6气体作为绝缘与灭弧介质，其具有占地空间小，运行可靠性高、检修周期长、运输方便等优点。

GIS常见故障主要有绝缘故障，机械故障与气体泄漏故障。其中，绝缘故障约占60％，机械故障约占20％，绝缘故障中由微粒及异物引起的绝缘故障率最高，主要表现为GIS腔体内部遗留异物、金属突出物或存在金属微粒导致放电，绝缘拉杆、盆式绝缘子和支撑绝缘子等部件受潮及脏污会引起内部或沿面闪络放电，机械故障主要是绝缘子或紧固件松动及连接点不牢靠。对运行中的GIS 进行状态监测，对于保证供电的连续性和设备长期安全稳定运行有着重要的意义。

目前广泛应用于现场主要用于诊断绝缘性故障的方法有：

1)特高频法，利用装设在GIS内部电极耦合器或外部天线传感器接收局部放电辐射出的高频电磁波信号进行局部放电检测，但特高频传感器无法抑制来自变电站内高频信号与电晕放电的干扰，这会使得检测结果准确性受到影响。

2)超声波检测法，利用安装在GIS外壳上的超声波传感器接收局部放电产生的振动信号以达到检测内部局部放电的目的，其主要缺陷在于灵敏度较低，无法对故障类型进行判别。

3)SF6气体分解物分析法，通过对局部放电后SF6的分解产物的成分分析，判断绝缘故障，该方法较为复杂，需经过多种步骤下的检验确定绝缘故障的发生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种基于频谱能量分析与自组织竞争算法的GIS故障诊断方法，解决了运行中的GIS松动与放电故障的在线监测与诊断问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于频谱能量分析与自组织竞争算法的GIS故障诊断方法，其特征是，包括以下过程：

采集GIS各运行状态下的振动信号时域数据，所述运行状态包括正常运行状态、绝缘子松动状态、尖刺放电状态和沿面闪络状态；

对各运行状态下时域信号进行自适应滤波得到多个频段信号，计算各状态下各频段能量占比；

依据各频段能量占比从中选取能量变化明显的频段作为特征数据，对不同运行状态下的特征数据采用自组织竞争分类算法实现故障类型的分类诊断。

进一步的，采集GIS各运行状态下的振动信号时域数据后，截取整数周期倍的振动信号。

进一步的，多个频段分别是：A0为0-62.5Hz，D1为62.5-125Hz，D2为 125-250Hz，D3为250-500Hz，D4为500-1000Hz，D5为1000-2000Hz，D6为2000-4000Hz，D7为4000-8000Hz，其中A0是分解得到的第一个频段信号属于剩余层信号，用A0表示，其他分解得到的各个频段信号为D1～D7分别为第二频段到第八频段的信号。

进一步的，各频段能量占比计算公式如下：