[发明专利]一种GIS异常振动分析及机械故障诊断装置及方法

说明书

本发明公开一种GIS异常振动分析与故障诊断装置及方法。该装置包括：压电加速度传感器、本地数据异常振动分析和故障诊断服务器、通信网络、远程预警监控终端，本地数据异常振动分析和故障诊断服务器包括数据采集卡和工控机。压电加速度传感器经耦合剂附着在GIS外壳表面，将被测的振动物理量转换为电信号。由于GIS设备工作现场一般工况复杂，为了实现多GIS设备的长期在线无人值守异常振动监测及故障预警，技术或管理人员可通过远程预警监控终端接收振动数据和故障信息。

技术领域

本发明涉及测控技术领域，特别是涉及一种GIS异常振动分析与故障诊断装置及方法。

背景技术

近年来，GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关设备)设备在电力系统中的应用越来越广泛。虽然GIS具有体积小，安全可靠性高等诸多优点，但由于其采用全封闭结构，一旦故障发生，很难迅速准确的排除相应故障，因而GIS设备振动故障的发生会给电网造成巨大的危害。因此分析GIS内部机械特性以及外壳振动信号的特性，有助于GIS机械故障检测与诊断的研究，也可以为放电性故障做参考，为变电站GIS设备的状态检修提供依据，提高GIS设备运行的安全稳定性。

从上世纪60年代GIS问世以来，国内外对于GIS设备故障的分析研究重点都是围绕局部放电故障，目前对GIS设备放电性故障的研究已经相对成熟，并且形成了较为成熟的检测评估体系和方法，比如交接阶段的交流耐压、冲击耐压、各类局部放电带电检测。国外关于GIS机械振动故障的研究则起源于上世纪90年代，国外有研究者通过检测GIS的振动信号进行其触头接触不良缺陷的检测，采用放置在触头外壳附近的振动加速度信号传感器进行振动信号的采集，研究了电流大小、电压高低对振动信号时域及频域波形的影响，在金属壳体上测量振动来进行触头异常情况的检测。

中国电科院上世纪80年代通过研究GIS外壳典型振动信号的频率特性来检测内部潜伏性故障，研究了GIS内自由导电粒子在电场中运动所引起的振动、固定杂质引起的局部放电导致的振动等。清华大学上世纪90年代初研究了GIS的壳体振动现象及其检测，其主要研究的也是放电性故障所产生的振动信号，其传感器接近超声级别，本质上来说是超声波检测。虽然国内学者提出了GIS内部故障引起外壳振动相关理论，但是都没有相关监测系统成功应用的成果展示。与发达国家先比，国内目前的GIS故障检测与诊断技术仍处于滞后阶段，对其在变电站GIS上的应用也并未达到普及状态，大部分对设备振动的监测以及发生故障时对设备的实时检测都停留在最原始的定期检测状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种GIS异常振动分析与故障诊断装置及方法，实现振动信号的采集、分析处理以及故障诊断。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种GIS异常振动信号检测装置，所述装置包括：压电加速度传感器、本地数据异常振动分析和故障诊断服务器、通信网络、远程预警监控终端；所述本地数据异常振动分析和故障诊断服务器包括数据采集板和工控机。

所述压电加速度传感器附着于GIS外壳表面，用于采集GIS的振动信号，所述压电加速度传感器的输出端连接所述数据采集卡的输入端。

所述数据采集卡插接于工控机的PCIe插槽。

所述工控机实现振动数据的存储、分析与故障诊断。

所述通信网络可将振动数据或故障信息发送至远程预警监控终端。

所述远程预警监控终端实时显示通信网络传输的振动数据或故障信息，为技术或管理人员提供相关的决策信息。

一种异常振动分析及机械故障诊断方法，所述方法包括：振动信号VMD(Variational Mode Decomposition，VMD)分解模块、振动信号特征向量构造模块、故障诊断模式识别模型。