高压开关振动声学指纹在线监测概述

(7)振动相关性(MPC)：振动相关性分析用一个特征量MPC表示各个测点之间的振动相关程度，该参数用于表示100Hz基频分量时域信号能量占信号总能量的比值，其计算公式为=正常状态下，由于100Hz基频分量为振动频谱图的主要成分，基频信号能量比应较大；存在故障时，谐波分量增加且峰值频率发生偏移，基频信号能量比变小。敞开式断路器在电力系统中起到保护和控制作用，它根据供电系统运行的需要来可靠地投入或切除相应的线路或电气设备，以确保系统安全运行。实现对断路器机械特性的在线监测，准确得知断路器的工作状态和故障部位，可以有效减小维护工作量，增强检修的针对性，***提高供电系统可靠性和经济性。GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统功能特点。高压开关振动声学指纹在线监测概述

概述：电力系统中的高压开关类设备主要包括GIS（气体绝缘金属封闭开关设备：GASinsulatedSWITCHGEAR）、敞开式断路器、GIS隔离开关、敞开式隔离开关、开关柜断路器等，各类高压开关设备的材料、工艺、设计、安装过程中的缺陷以及频繁动作极易引起机械故障，严重时更会导致电气火灾、停电等事故。现有定期检修方式的试验周期长、耗费人力物力、检修效率低等缺点，较大地影响设备正常运行。开展基于振动声学指纹监测技术的状态评价，可在在线状态下及时发现高压开关类设备的潜在故障，并及时预警，从而延长设备使用寿命，提高电网运行的可靠性。我公司以振动声学指纹监测技术为主，结合电流、行程等其他状态量，开发故障诊断算法并提取相关特征参量，研制完成的GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统适用于高压开关类设备的带电检测、移动式短期在线监测、固定式长期在线监测与故障诊断。杭州隔离开关振动声学指纹在线监测技术产品功能杭州国洲电力科技有限公司振动声学指纹在线监测使用说明。

二、遵循标准:2.1GB/T4208外壳防护等级（IP代码）；2.2DL/T860变电站通信网络和系统；2.3DL/T1430变电设备在线监测系统技术导则；2.4DL/T1432.1变电设备在线监测装置检验规范第1部分：通用检验规范；2.5DL/T1498.1变电设备在线监测装置技术规范第1部分：通用技术规范；2.6DL/T1686六氟化硫高压断路器状态检修导则；2.7DL/T1687六氟化硫高压断路器状态评价导则；2.8DL/T1700隔离开关及接地开关状态检修导则；2.9Q/GDW383智能变电站技术导则；2.10Q/GDWZ414变电站智能化改造技术规范；2.11Q/GDW561输变电设备状态监测系统技术导则；2.12Q/GDW739输变电设备状态监测主站系统变电设备在线监测I1接口网络通信规范；2.13国家电网公司智能组合电器技术规范(试行)；2.14南方电网公司变电站设备在线监测装置通信通用技术规范；2.15Q/CSG1203021南方电网公司变电站设备在线监测通用技术规范；2.16南方电网公司在线监测综合处理单元技术规范。

各类高压开关监测系统的功能特点:GIS本体监测:技术背景:GIS运行时，电流通过高压导体时产生的电动力引起振动，由于导体所受电动力正比于负载电流的平方，GIS本体振动信号的基频为100Hz。当存在机械故障时，振动信号频谱分布将发生改变，产生谐波分量。GIS本体机械型缺陷主要是指内部存在开关触头接触异常、导电杆接触不良、母线卡簧松动、屏蔽罩松动等异常时，在交变电场作用下发生异常振动，长期振动可能导致导电杆和绝缘件松动，引发局部放电，甚至造成绝缘事故。异常振动还可能造成SF6气体泄漏，损坏绝缘子和绝缘支柱，影响外壳接地的牢固，危及主设备运行安全。因此开展振动声学指纹检测、实时频谱分析并提取相关特征参量对提高GIS运行的可靠性具有重要意义。GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测历史数据对比。

现场图样GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统包括便携型带电检测（分体机的如下图4C、一体机的如下图4D）、固定型在线监测（标准1U式的如下图4E、壁挂式监测单元的如下图4F）等机型。其中，便携式一体机结构轻巧，适用于高压开关的带电检测及定期检修，标准监测单元与壁挂式监测单元适用于高压开关类设备的长期在线监测与故障诊断。智能分析：依托于我公司建立的海量典型故障案例的数据库，包络分析后可快速实现历史信号重合度对比开展智能分析，更直观、快速地判断电力设备运行状态。为量化信号重合度对比，GZAF-1000S监测系统引入互相关系数的计算。当实时采集信号包络曲线与正常状态包络曲线互相关系数接近1时，实时采集的信号接近正常运行状态；当互相关系数接近0时，被测设备可能存在故障。下图1所示为正常状态与异常状态时，GIS本体振动声学指纹信号时域波形及频域谱图：GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测运行状态告警。杭州隔离开关振动声学指纹在线监测技术产品功能

GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测系统概述。高压开关振动声学指纹在线监测概述

重合度对比如图9所示，包络分析后可快速实现历史信号重合度对比分析，更直观地判断有载分接开关运行状态。为量化信号重合度对比，系统引入互相关系数的计算。当实时采集信号包络曲线与正常状态包络曲线互相关系数接近1时，实时采集的信号接近正常运行状态；当互相关系数接近0时，有载分接开关可能存在故障。能量分布曲线基于小波变换的振动信号多分辨率分析结果如下图10所示。原始信号经8层分解后产生第8层的近似分量和第1层至第8层的详细分量，计算各层详细分量信号能量，可获得信号能量分布曲线。对比正常状态与异常状态能量分布曲线，可判断有载分接开关运行状态，并提取互相关系数、最大值、平均值、峰度、偏度作为状态诊断特征参量。图11为正常状态与异常状态振动信号能量分布曲线对比。高压开关振动声学指纹在线监测概述