[发明专利]基于振动信号的GIS设备局部放电检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气设备故障诊断技术，尤其涉及一种气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）的局部放电检测方法，属于GIS状态监测及故障诊断领域。

背景技术

GIS设备，即六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear），诞生于20世纪60年代中期，它将断路器、隔离开关、快速（接地）开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线（三相或单相）、连接管和过渡元件等全部组合在一个全封闭的金属外壳内，壳内用于绝缘和灭弧的介质是0.35～0.6MPa的SF6气体。随着技术的不断成熟，GIS设备占地面积与体积越来越小，运行也越来越可靠，早期投运的GIS的故障率和维护工作量也明显低于同时期的其他类型的开关设备，因此，在城网改造中被大量使用。

随着近几年我国GIS使用量迅速增加和早期投运的GIS运行年限的增长，GIS的故障率有增加的趋势，并远远高出了IEC所建议的GIS事故率不超过0.1间隔/百台*年的要求。

GIS由诸多电气设备组合而成，但故障情况又与各独立电气设备的故障不尽相同，且故障率要远低于独立电气设备的故障率，长时间的高压环境也成为许多GIS故障的诱因。GIS设备从设计、制造、安装到运行需要进过严格的流程控制以确保GIS的运行质量，但诸多工序中的任一环节都可能成为GIS故障的潜在隐患，根据国家电网《高压开关设备典型故障案例汇编》中的案例介绍，大约有80%的故障在制造及安装环节引入。尽管GIS拥有较高的运行可靠性，但长期运行的GIS，难免会有材质劣化，以及连接部件在电动力作用下松动或变形的情况发生。GIS故障类型繁多，但以局部放电故障最为常见，目前常见的检测方法包括特高频法、超声波法等等，其中特高频法会受到气体成分的影响，同时受环境中的电磁噪声影响较大，超声波存在可靠性不高、误差较大等缺陷，因此寻找好的检测方法对于提高供电可靠性有重大意义。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种基于振动信号的灵敏度高、检测及时、反馈迅速的GIS设备局部放电检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于振动信号的GIS设备局部放电检测方法，执行以下步骤：

1）在所述GIS设备的壳体外部安装振动传感器；

2）启动所述GIS设备，待到启动后的GIS设备运行稳定时，采集所述振动传感器的振动信号，采样频率为25600Hz，采样时间为2.5s ，采集到的振动信号的频率范围是0～12800Hz；

3)对采集到的振动信号进行4层小波包分解变换，得到顺序均分的16个子频段以及各个子频段的能量值e₁，e₂，…，e₁₆；

4）计算局部放电指数k=E₁/E，其中E₁=e₃+e₄+e₅+e₆，E= e₃+e₄+…+e₁₆；

若k32%，则所述GIS设备未发生局部放电；

若32%<k<35%，则所述GIS设备发生局部轻度放电；

若35%k<45%，则所述GIS设备发生局部中度放电；

若k45%，则所述GIS设备发生局部严重放电。

本发明带来的有益效果是：本发明通过检测振动信号的方式实现对GIS设备的局部放电故障进行检测，在检测时与GIS设备没有电气联系，结构简易，成本较低，而且本发明采集到的振动信号进行小波包分解处理后，根据不同频段能量占比进行分析，采用的特征频段为高频部分，能够排除低频振动干扰，检测可靠性高。本发明可以持续对GIS设备进行长期监测，可以在第一时间了解GIS设备出现局部放电状况，从而为GIS设备的监测提供了一个实时有效的手段。

上述技术方案的进一步改进是：对步骤2）采集到的振动信号先进行降噪处理后再执行步骤3），从而可以消除噪声的干扰。可采用小波变换等常规降噪方法。