[发明专利]一种GIS/GIL设备机械振动模拟系统及其方法

说明书

本发明提供了一种GIS/GIL设备机械振动模拟系统及其方法，包括GIS/GIL设备机械缺陷模拟单元、扫频注入单元、电压电流发生单元、多通道振动测试和结构模态分析单元和人机交互控制单元；GIS/GIL设备机械缺陷模拟单元包括由GIS/GIL设备的真型气室组合形成的主回路；扫频注入单元用于向主回路注入扫频电源；电压电流发生单元用于向主回路施加电压负载和注入工频电流；多通道振动测试和结构模态分析单元用于采集GIS/GIL设备的状态信息并进行缺陷辨识和模态分析并将辨识分析结果反馈至人机交互和控制单元；人机交互和控制单元用于显示辨识分析结果。本发明为有效检测GIS/GIL设备机械振动缺陷提供技术支撑。

技术领域

本发明属于电工检测技术领域，具体涉及一种GIS/GIL设备机械振动模拟系统及其方法。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(Gas insulated switchgear， GIS)和气体绝缘输电线路(Gas insulated transmission line, GIL)具有可靠安全、维护方便、空间集约等特点。根据国家电网《高压开关设备典型故障案列汇编》介绍，机械和绝缘缺陷是导致GIS/GIL设备发生电力事故的主要原因，长期的机械振动缺陷会形成气体泄露、回路温升和绝缘老化损伤等危害，逐渐发展甚至会导致导体短路和绝缘击穿等事故。GIS/GIL设备机械振动缺陷的检测和辨识一直是GIS/GIL设备运维过程中的关键技术难题。因此，开展GIS/GIL设备机械振动特性模拟，掌握GIS/GIL 设备机械振动状态变化规律，是有效检测GIS/GIL设备机械振动缺陷，保障其安全稳定运行的重要措施。

传统对GIS/GIL设备振动特性的模拟和研究，多基于单一气室的缩比模型。

实用新型专利《一种GIS设备振动特性模拟检测装置》提供了一种基于GIS设备母线腔体的振动特性模拟和检测装置，但只能模拟瞬态振动信号，不能模拟电压电流作用下的实际运行工况。发明专利《一种模拟运行工况下GIS的振动检测装置》提供了一种调节连杆的粗细和长度以模拟运行工况GIS设备的振动模拟平台和装置，但仅集中于母线气室。发明专利《一种GIS设备缺陷模拟分析设备及方法》提供了一种集合GIS设备模拟装置、振动和局放传感器、电压源和数据采集卡的运行振动模拟系统，但气室功能单一，仅能实现电压加载。归纳起来，母线的振动模拟系统仍存在以下不足，主要有两方面：

一方面，GIS/GIL设备内部构件众多，包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器(即升流器气室)、避雷器、母线、连接管和过渡元件等，不同构件的缺陷形式、几何结构、约束状态差异均较大。且GIS/GIL设备尺寸结构变化多样，特别是长距离输电走廊工程，母线结构时常根据环境需要而进行不同的尺寸设计，或者采用不同的支撑方式，其振动特性亦有不同。另一方面，电力系统存在大量非线性元件，同时在用户侧接入了大量电力电子设备，电网存在一定的谐波电流成分。谐波电流不但会增加设备损耗、缩短设备寿命、导致开关误动等，也会在引起设备的振动现象的变化，尤其是当系统谐波电流产生的电磁力频率接近或等于气室内部构件的模态频率时，将导致 GIS/GIL设备发生强烈机械共振，从而破坏设备的绝缘或机械性能，而目前对GIS/GIL设备在谐波电流作用下的振动模拟系统及振动特性尚未见报道。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种GIS/GIL设备机械振动模拟系统及其方法，为有效检测 GIS/GIL设备机械振动缺陷提供技术支撑。

本发明采用的技术方案是：一种GIS/GIL设备机械振动模拟系统，包括GIS/GIL设备机械缺陷模拟单元、扫频注入单元、电压电流发生单元、多通道振动测试和结构模态分析单元和人机交互控制单元；

其中，GIS/GIL设备机械缺陷模拟单元包括由GIS/GIL设备的真型气室组合形成的主回路；

扫频注入单元用于向主回路注入扫频电源；

电压电流发生单元用于向主回路施加电压负载和注入工频电流；