[发明专利]一种GIS设备隔离开关机械状态监测方法及系统

说明书

本发明涉及一种GIS设备隔离开关机械状态监测方法及系统，首先构建当前时刻每组振动信号的加权复杂网络，并对当前时刻每组振动信号的加权复杂网络进行图傅里叶变换，获得当前时刻每个加权复杂网络的频谱图，然后提取所有加权复杂网络的频谱图中的幅值，构成当前时刻的幅值矩阵，进而计算当前时刻的幅值矩阵的归一化奇异谱熵，最后根据归一化奇异谱熵的变化率诊断GIS设备隔离开关的机械状态是否发生了变化，实现GIS设备隔离开关机械状态的准确监测，有效识别GIS设备隔离开关初期故障隐患，从而对GIS设备隔离开关及时采取有效措施，提高其运行可靠性。

技术领域

本发明涉及GIS设备隔离开关领域，特别是涉及一种GIS设备隔离开关机械状态监测方法及系统。

背景技术

GIS(GAS Insulated Switchgear，GIS)是一种气体绝缘全密封型的开关装置，在现代电网中的应用十分广泛，其集隔离开关、断路器、互感器、接地装置、避雷器、电缆与母线、连接件和出线终端等于一体，具有体积小、重量轻、模块化设计集成诸多功能、可靠性高、及维护工作量少等诸多优点。

隔离开关是一种起着隔离作用的开关设备，主要作用为隔离电路，是GIS组合设备中的重要组成部分之一。近年来，因为隔离开关内部的缺陷而导致的GIS内部故障问题不断出现，往往会导致大面积的停电事故，甚至导致整个变电站停电，从而引发上级电网停电的重大事故，给电力设备和用户带去较大的麻烦和损失。GIS设备隔离开关的故障主要包括导电回路的故障、传动机构的故障、操作机构的故障、支柱绝缘子的故障和系统的机械故障等。其中，现有的GIS设备隔离开关机械故障主要依据其机械特性试验数据如平均开合持续时间、平均开合速度等进行判别，并不能准备判别GIS设备隔离开关的内部状态。实际中，由于在实际安装及运行工作过程中的各种人为或环境因素造成GIS的实际运行过程中相关的刀闸隔离开关无法有效合到位等问题时有发生，极大的影响了局部电网乃至整个电网的供电可靠性。

GIS设备隔离开关主要由连杆机构、驱动电机、动静触头等部件组成，其中，动静触头通过操作机构的驱动电机驱动连杆动作来可靠地完成分合闸操作，这一动作过程伴随着与GIS设备隔离开关机械状态密切相关的振动信号的产生。具体来说，驱动连杆的运动、动静触头机械闭合力的冲击、及触头间应力的作用均会产生机械振动信号，这些信号经SF6气体或结构件传递至GIS设备箱体表面，故可经放置于GIS设备箱体表面的振动传感器方便获取，操作便捷且具有较高的灵敏度，便于实现在线监测，提高GIS设备隔离开关的运行可靠性。

然而，GIS设备隔离开关的机械结构较为复杂，机械振动信号呈现强时变及非线性特征，如何获取用于表征GIS设备隔离开关机械状态的振动信号的评判指标一直是研究难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种GIS设备隔离开关机械状态监测方法及系统，以实现GIS设备隔离开关机械状态的准确监测，有效识别GIS设备隔离开关初期故障隐患。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种GIS设备隔离开关机械状态监测方法，所述方法包括：

获取当前时刻GIS设备隔离开关分合闸过程中的多组振动信号；

根据当前时刻每组振动信号，采用基于符号化模式表征的有向加权复杂网络建网方法，构建当前时刻每组振动信号的加权复杂网络；

对当前时刻每组振动信号的加权复杂网络进行图傅里叶变换，获得当前时刻每个加权复杂网络的频谱图；

提取所有加权复杂网络的频谱图中的幅值，构成当前时刻的幅值矩阵；

计算当前时刻的幅值矩阵的归一化奇异谱熵；

若当前时刻的幅值矩阵的归一化奇异谱熵相对于前一时刻的幅值矩阵的归一化奇异谱熵的变化率大于变化率阈值，则判定当前时刻GIS设备隔离开关的机械状态发生了变化，GIS设备隔离开关存在故障隐患。