[发明专利]基于FFT、VMD和LS-SVM的GIS设备缺陷诊断装置及方法

说明书

本发明适用于GIS机械缺陷诊断技术领域，提供了基于FFT、VMD和LS‑SVM的GIS设备缺陷诊断装置及方法，所述的GIS设备缺陷诊断装置，包括：振动采集模块，用于采集GIS设备外壳上的振动信号；指纹图谱库，基于GIS设备真型平台模拟典型异响振动缺陷获得指纹图谱库；特征提取模块，采用FFT算法和VMD算法提取所述振动信号的波形特征；故障诊断模块，采用LS‑SVM算法对所述波形特征进行诊断；PC上位机，采用LabVIEW编程界面实现人机交互。本发明具有集成便携、检测精度高等优点，可实现对运行中的GIS设备进行异响振动缺陷进行自诊断，及时发现GIS设备潜在机械缺陷，对维护GIS安全运行具有重要意义。

技术领域

本发明属于GIS机械缺陷诊断技术领域，尤其涉及基于FFT、VMD和LS-SVM的GIS设备缺陷诊断装置及方法。

背景技术

气体绝缘全封闭组合电器(以下简称GIS)是当今输电网络中一种应用广泛的电气设备。通过将变电站中断路器、隔离开关、接地开关、电压及电流互感器、避雷器、连接母线、电缆终端、进出线套管等一次设备经过优化设计并有序地结合为整体，在金属壳内封装起来，设备内部充SF6气体作为灭弧和绝缘介质组成的封闭组合电器。

运行中的GIS设备普遍存在机械振动现象。GIS设备总存在一个或多个固有的振动频率，当设备存在壳体对接不平衡、开关触头接触异常、导杆轻微弯曲等机械性缺陷时，在开关操作的机械力、负载电流产生的交变电动力等因素的作用下就会产生机械性运动，造成设备异响振动。异响振动对GIS设备本体有很大危害，可能会导致螺栓松动、SF6气体泄漏、气体压力下降、绝缘子损坏、外壳接地点悬浮等，严重时将造成绝缘事故。因此，加强对GIS机械性振动故障的检测，是保证GIS安全运行的重要手段。

GIS设备机械振动的检测研究起步于从上世纪末，中国电科院郭碧红、清华大学钱家骊对GIS内部放电性故障引起的振动进行检测研究，国外有学者采用振动加速度传感器对触头接触不良引起的GIS壳体振动进行检测研究。近几年，江苏电科院、宁夏电科院、上海电科院、青海电科院等机构针对GIS异响振动特性进行了研究，四川大学、西安交通大学等针对GIS内隔离开关接触不良引起的振动进行检测研究，并分析了异常特征。目前，国内外针对GIS异响振动缺陷检测已有一定的研究基础，但并未提出一种系统有效的检测装置，还存在振动检测结构简单、测量精度低、无法实现自诊断等缺点。

因此，本发明提供一种针对GIS设备的、基于FFT、VMD和LS-SVM的异响振动缺陷诊断装置和诊断方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种针对GIS设备的、基于FFT、VMD和LS-SVM的异响振动缺陷诊断装置和诊断方法。

为实现上述目的，本发明提供了基于FFT、VMD和LS-SVM的GIS设备缺陷诊断装置，包括：

振动采集模块，用于采集GIS设备外壳上的振动信号；

指纹图谱库，基于GIS设备真型平台模拟典型异响振动缺陷获得指纹图谱库；

特征提取模块，采用FFT算法和VMD算法提取所述振动信号的波形特征；

故障诊断模块，采用LS-SVM算法对所述波形特征进行诊断；

PC上位机，实现人机交互。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述振动采集模块包括振动传感器、电流适调器和采集卡；振动传感器连接有电流适调器，电流适调器与采集卡连接。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述振动传感器选择压电式加速度传感器。

作为本发明实施例的另一种优选方案，电流适调器选用单通道电流适调器。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述采集卡采用基于USB接口的高速数据采集卡。