一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统及方法，包括变频电源、升流器、可调电阻、振动传感器、数据采集装置、振动测试系统，变频电源经过升流器后串联可调电阻，与GIS设备相连构成回路，振动传感器设于GIS设备外壳上，数据采集装置采集振动信号并传至振动测试系统，振动测试系统对振动信号进行频谱分析，识别电气设备机械缺陷的类别。本发明专利技术通过扫频交流电流下振动信号的检测分析来判断和识别设备的机械故障类型，能够检测GIS设备内部机械缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统及方法
本专利技术涉及GIS设备机械缺陷诊断，尤其涉及一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统及方法。
技术介绍
GIS是全封闭组合电力设备，一旦出现事故，造成的后果比敞开设备严重的多，其故障修复尤为复杂，且停电范围大。在目前发展得较成熟的GIS故障检测方法中，例如脉冲电流法、光测法、声测法等，大多针对的都是放电性故障，而在GIS的实际运行中，除了放电性故障，机械缺陷也是导致其事故发生的一大主要原因，GIS机械缺陷故障的发生对电力系统安全稳定运行影响较大，且较难检测。目前，针对GIS设备机械状态检测的手段主要有两种。一种是开展分合闸操作的特性检测，如中国专利技术专利说明书CN102928069A中公开的系统及方法，但该方法仅能获得断路器、隔离开关等运动部件的运动参数，只能间接反映操作机构中少数运动部件的运行状态，难以检测出GIS设备内部部件松动、导体不对中、母线触头连接异常等机械缺陷。另一种是开展运行GIS设备振动特性检测，如中国专利技术专利说明书CN105629100A及CN104749468A中公开的系统及方法，但这类方法仅检测设备在固定激励情况下的振动信号，导致部分缺陷引起的特征振动信号无法有效激发并检测，存在缺陷检测灵敏度较低的问题。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统及方法，可以有效检测出GIS设备的机械缺陷。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统，包括变频电源、升流器、可调电阻、振动传感器、数据采集装置、振动测试系统；变频电源的输出端与升流器原边相连，升流器副边、可调电阻与GIS设备串联构成回路；GIS设备末端接地；振动传感器设于GIS设备外表面，且振动传感器经数据采集装置接入振动测试系统；数据采集装置采集振动信号上传振动测试系统；改变变频电源的交流电流频率，得到多组振动信号；所述振动测试系统对多组振动信号进行频谱分析，识别GIS设备机械缺陷的类别。进一步地，所述变频电源包括电容补偿装置。进一步地，所述升流器包括多个变比抽头。进一步地，GIS设备轴向同一截面的水平与竖直方向上各固定一个振动传感器，两个振动传感器为一组，且GIS设备轴向每间隔固定距离设置一组传感器。进一步地，所述数据采集装置，可同时采集多组振动传感器的数据及进行模数转换。进一步地，所述振动传感器为微型压电单轴加速度传感器；所述振动测试系统为PC上位机。一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测方法，包括步骤：步骤1：变频电源输出特定频率的交流电流；步骤2：升流器将交流电流放大后施加到GIS设备上；步骤3：振动传感器设于GIS设备表面，数据采集装置采集振动信号，并经振动测试系统变换后形成频谱图；步骤4：改变变频电源输出交流电流的频率，重复上述步骤1-3，得到多组频谱图；步骤5：振动测试系统对多组频谱图进行分析，识别GIS设备机械缺陷的类别。进一步地，所述步骤1中，变频电源包括电容补偿装置，自动调节补偿电容的投入数量以补偿无功功率。进一步地，所述步骤2还包括调节升流器抽头，输出指定大小的额定电流。进一步地，所述步骤5中，振动测试系统采用特征频率比较法、熵谱法、聚类分析法中的至少一种对所述多组频谱图进行特征分析，识别GIS设备机械缺陷的类别。有益效果：本专利技术通过扫频交流电流下振动信号的检测分析来判断和识别GIS设备的机械故障类型，其频谱较为丰富，能够检测多种电气设备内部机械缺陷，灵敏度高，提高了缺陷检测效率，节约了电气设备维护成本。附图说明图1是本专利技术所述的利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述的利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统，包括变频电源1、升流器2、可调电阻3、振动传感器4、数据采集装置5、振动测试系统6；变频电源1的输出端与升流器2原边相连，升流器2副边、可调电阻3与GIS设备7通过铜导线串联构成回路；GIS设备7末端接地。在本实施例中，变频电源1的输出容量不低于100kVA，升流器2的输出电流不低于4000A。变频电源1通过电力电子器件整流-逆变输出不同频率的交流电流，同时包括电容补偿装置。变频电源1可检测输出电压和电流的相角差，自动控制补偿电容的投入数量，使得电源输出电流的效率最高。在本实施例中，变频电源包括14台电容补偿装置，每台电容补偿装置的额定容量为30kVar。升流器包括多个变比抽头，可通过更换与变频电源1连接的抽头，改变原边与副边的变比，调整升流倍数。可调电阻3的一端与升流器2副边的输出端相连，另一端与GIS设备7的输入端相连，通过调节可调电阻3的大小来改变整个电气回路的阻尼，同时起到对整个回路的保护作用。振动传感器4设于GIS设备7外表面，且振动传感器4经数据采集装置5接入振动测试系统6；数据采集装置5采集振动信号上传振动测试系统6；改变变频电源1的交流电流频率，得到多组振动信号；振动测试系统6对多组振动信号进行频谱分析，识别GIS设备机械缺陷的类别。振动传感器4可通过多种方式固定于GIS设备7外壳上；磁座磁力安装、魔术带绑扎、胶水固定安装，也可通过在电气设备表面安装固定基座后用螺丝将振动传感器安装在基座上。振动传感器4将从GIS设备7上采集的振动信号转化为电压信号。本实施例中，GIS设备7同一截面的水平与竖直方向上各固定一个振动传感器4，两个振动传感器4为一组，且在轴向每隔0.5m固定一组传感器，振动传感器4的末端通过信号电缆连接数据采集装置5。振动传感器4采用微型压电单轴加速度传感器，灵敏度80～200mV/g，测量范围5-50g，中心频率范围0.1～5000Hz。数据采集装置5为数据采集卡，数据采集卡通过光缆或无线信号连接振动测试系统6，振动测试系统6可以对振动得到的时域信号进行频谱分析，并采用特征频率法、熵谱法、聚类分析法对频谱进行特征分析，识别电气设备机械缺陷的类别，同时根据时差定位和幅值比较定位对故障位置进行定位。在本实施例中，振动测试系统6为PC上位机。数据采集装置能够同时采集6组以上的传感器数据，并将采集到的信号传送到PC上位机进行频谱分析，根据频谱分析结果判断电气设备机械结构是否存在缺陷，并判断缺陷位置。一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测方法，包括步骤：(1)调节变频电源1输出特定频率的交流电流；变频电源还包括电容补偿装置，根据负载情况自动调节补偿电容的投入数量以补偿无功功率；(2)调节升流器抽头，输出指定大小的额定电流；升流器2将交流电流放大后施加到GIS设备7上；(3)振动传感器4设于GIS设备7表面，数据采集装置5采集振动信号，并经振动测试系统6变换后形成频谱图；(4)改变变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统，其特征在于，包括变频电源(1)、升流器(2)、可调电阻(3)、振动传感器(4)、数据采集装置(5)、振动测试系统(6)；变频电源(1)的输出端与升流器(2)原边相连，升流器(2)副边、可调电阻(3)与GIS设备(7)串联构成回路；GIS设备(7)末端接地；/n振动传感器(4)设于GIS设备(7)外表面，且振动传感器(4)经数据采集装置(5)接入振动测试系统(6)；数据采集装置(5)采集振动信号上传振动测试系统(6)；改变变频电源(1)的交流电流频率，得到多组振动信号；所述振动测试系统(6)对多组振动信号进行频谱分析，识别GIS设备机械缺陷的类别。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统，其特征在于，包括变频电源(1)、升流器(2)、可调电阻(3)、振动传感器(4)、数据采集装置(5)、振动测试系统(6)；变频电源(1)的输出端与升流器(2)原边相连，升流器(2)副边、可调电阻(3)与GIS设备(7)串联构成回路；GIS设备(7)末端接地；
振动传感器(4)设于GIS设备(7)外表面，且振动传感器(4)经数据采集装置(5)接入振动测试系统(6)；数据采集装置(5)采集振动信号上传振动测试系统(6)；改变变频电源(1)的交流电流频率，得到多组振动信号；所述振动测试系统(6)对多组振动信号进行频谱分析，识别GIS设备机械缺陷的类别。


2.根据权利要求1所述的利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统，其特征在于，所述变频电源包括电容补偿装置。


3.根据权利要求1所述的利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统，其特征在于，所述升流器包括多个变比抽头。


4.根据权利要求1所述的利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统，其特征在于，GIS设备轴向同一截面的水平与竖直方向上各固定一个振动传感器，两个振动传感器为一组，且GIS设备轴向每间隔固定距离设置一组传感器。


5.根据权利要求1所述的利用扫频交流电流的GIS设备缺陷检测系统，其特征在于，所述数据采集装置，可同时采集多组振动传感器的数据及进行模数转换。
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【专利技术属性】
技术研发人员：高山，赵科，刘媛，李洪涛，肖焓艳，宋思齐，卞超，陶风波，马勇，胡成博，李玉杰，刘咏飞，杨騉，王静君，徐阳，张照辉，马径坦，张正东，汲胜昌，熊庆，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，国网江苏省电力有限公司检修分公司，西安交通大学，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32