[发明专利]一种基于振动信息的GIS特征提取及机械缺陷诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于振动信息的GIS特征提取及机械缺陷诊断方法，属于GIS机械缺陷诊断技术领域。所述方法首先采集多类GIS典型机械缺陷的振动数据样本；然后，对数据样本进行傅里叶变换，利用两两样本间相干性系数标定潜在共性特征频率点；接着统计并定义明确共性特征频率点，构建典型机械缺陷的幅‑频特征图谱；最后，根据GIS测试样本在各类典型缺陷特征图中频率点幅值的分散情况，诊断GIS机械缺陷，完成故障诊断过程。本发明有效地挖掘了数据的本质特征，进一步增加了强相关频点的普适性，消除异常样本对特征频率提取的影响，有效地提高了数据的抗噪能力，增加了机械缺陷诊断的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及GIS机械缺陷诊断技术领域，具体涉及一种基于振动信息的GIS特征提取及机械缺陷诊断方法。

背景技术

GIS(气体绝缘金属封闭开关设备)具有占地面积和空间小、安装快、受外界环境干扰小、运行安全可靠、检修周期长等优点，已经越来越广泛地被采用，特别是在高电压等级电网中，其优点更突出，装备量大，呈逐年快速增长趋势。提升GIS设备运行可靠性、及时发现GIS设备运行过程中存在的潜在缺陷隐患，对于保障电网运行安全至关重要。

在GIS内部绝缘状态检测(包括局部放电检测)、内部发热及材料性能检测、开断能力提升等领域，国内外研究人员已开展了大量工作，取得的成果已广泛应用于变电技术领域。然而，GIS异常振动、触头烧蚀等问题往往被研究人员忽略，由此引发的设备故障及开断失败问题并不鲜见。由于GIS是全封闭组合电力设备，一旦出现事故，造成的后果比分离式敞开设备严重的多，其故障修复尤为复杂，且其停电范围大，常涉及非故障元件。据统计，国内早期的GIS设备多是在20世纪80年代末和90年代初开始投入电网运行，目前已经运行了将近20年时间，已经到了一个事故的高发阶段，最近几年关于GIS的事故报道也是时有不断，因此深入研究GIS运行状态检测及其评估方法，对于保证GIS的安全可靠运行、诊断GIS可能存在的机械缺陷类型以及指导GIS的检修工作有着十分重要的意义。

所谓的机械故障是指当GIS内存在某些缺陷时，如开关触头接触异常、壳体对接不平衡、导杆轻微弯曲等时，虽然不会发生放电性故障，但由于导体中交流电流产生的交变电动力、互感器铁芯产生的电磁力等会导致的GIS产生机械性运动，由于机械缺陷的存在，其在正常振动之外会产生异常振动信号。GIS的异常振动会对绝缘子和绝缘柱造成损害，会影响外壳接地点的牢固，对GIS本体具有很大危害，长期振动可能使螺栓松动,造成气体泄露,压力降低,导致绝缘事故。以上说明基于振动信息的GIS机械缺陷诊断是切实可行的，也是必要的。深入研究GIS外壳振动信号的特点，分析其信号特征，可以对其机械性故障进行有效诊断，并配合放电性检测，可以更全面、细致地评估GIS运行性能及可靠性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于振动信息的GIS特征提取及机械缺陷诊断方法，该方法首先采集多类GIS典型机械缺陷的振动数据样本；然后，对数据样本进行傅里叶变换，利用两两样本间相干性系数标定强相干频率点；接着统计强相关频率点的出现频次，定义高频次、强相关频率点为机械缺陷的频率特征；再将各机械缺陷特征频率点的所有样本幅值排序，定义上下分界限值，获得典型机械缺陷的幅-频特征图谱；最后，根据GIS测试样本在各类典型缺陷特征图中频率点幅值的分散情况，诊断GIS机械缺陷的归属，完成故障诊断过程。

本发明采用的技术方案为：一种基于振动信息的GIS特征提取和机械缺陷诊断方法，该方法步骤如下：

步骤一：获取振动数据；

基于振动信息测量系统，采集多类典型机械缺陷等时间长度的振动数据，并进行傅里叶变换获得每类典型机械缺陷的振动数据的幅-频特性曲线；

步骤二：获得每类典型机械缺陷下的潜在共性特征频率点；