一種gis故障診斷系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣設(shè)備檢修技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種GIS故障診斷系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)，它將斷路器、隔離開關(guān)、快速(接地)開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線(三相或單相)、連接管和過度元件等全部組合在一個全封閉的金屬外殼內(nèi)，殼內(nèi)用于絕緣和滅弧的介質(zhì)是0.4?0.6MPa的SF6氣體。
[0003]GIS設(shè)備誕生于20世紀60年代中期，隨著技術(shù)的不斷成熟，GIS設(shè)備占地面積與體積越來越小，運行也越來越可靠，早期投運的GIS的故障率和維護工作量也明顯低于同時期的其他類型的開關(guān)設(shè)備，因此，在城網(wǎng)改造中被大量使用。
[0004]隨著近幾年我國GIS使用量迅速增加和早期投運的GIS運行年限的增長，GIS的故障率有增加的趨勢，已遠遠高出了 IEC所建議的GIS事故率不超過0.1間隔/百臺?年的要求。
[0005]GIS結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺陷/故障種類多，一個缺陷/故障可能有多種表現(xiàn)形式，一種表現(xiàn)形式可能由多種缺陷/故障所引起。目前，對于GIS缺陷/故障沒有一種能適應(yīng)各種故障的比較通用的診斷方法，靠單一的信息進行診斷有局限性。而且現(xiàn)有的缺陷/故障診斷方法，不能完全準確診斷所有缺陷/故障。
[0006]特高頻法能夠檢測0.3?1.5GHz范圍的電磁波信號，雖然可以檢測到由于機械缺陷/故障引起的放電信號，但檢測不到機械振動信號。同時特高頻方法對于局部放電前期的沿邊爬電無能為力。
[0007]超聲波法可以實現(xiàn)非侵入式測量，抗電磁能力強，超聲波局放檢測方法的聲波范圍是從20k?100kHz，但聲波的衰減快，且頻率越高衰減越快，使得超聲波檢測的有效距離很短，靈敏度不及直接測量機械振動信號。
[0008]振動法是目前的一種新的診斷方法，振動信號可以反映GIS各類機械故障，同時局部放電也會引起振動信號的改變，但振動法對高頻信號不是很靈敏，目前研宄也不夠深入。
[0009]UHF信號與超聲波信號主要用于對GIS局部放電的監(jiān)測，比較特高頻與超聲波檢測的優(yōu)缺點可以看出，特高頻法抗干擾性能強，對電信號靈敏，但實現(xiàn)設(shè)備缺陷的精確定位較困難；而超聲法則可實現(xiàn)設(shè)備缺陷的精確定位，兩個方法可以互為補充。因此，使用特高頻和超聲波進行GIS設(shè)備局部放電聯(lián)合檢測無疑是最理想的檢測方法。振動信號作為最全面的監(jiān)測信號之一，能夠較為全面反映GIS運行狀態(tài)，但其主要優(yōu)勢還在于由機械缺陷/故障所引起的低頻振動，局放引起的高頻振動可作為絕緣異常的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種GIS故障診斷系統(tǒng)及其方法，綜合振動信號、UHF信號以及超聲波信號三類信號的優(yōu)勢，解決了單一診斷方法無法對GIS運行狀態(tài)予以全面評估的問題。
[0011]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0012]一種GIS故障診斷系統(tǒng)，包括振動信號采集模塊、UHF信號采集模塊、超聲波信號采集模塊以及PC機，所述振動信號采集模塊包括振動信號處理模塊、振動信號采集儀和數(shù)個振動傳感器，各振動傳感器安裝在GIS箱體的外表面，采集振動信號并經(jīng)振動信號處理模塊的放大、濾波處理后送給振動信號采集儀，所述UHF信號采集模塊包括UHF信號處理模塊、UHF信號采集儀和數(shù)個特高頻天線，各特高頻天線分別安裝在GIS箱體各氣室的氣隔絕緣子外層，采集UHF信號并經(jīng)UHF信號處理模塊的放大、濾波處理后送給UHF信號采集儀，所述超聲波信號采集模塊包括超聲波信號處理模塊、超聲波信號采集儀和數(shù)個超聲波傳感器，各超聲波傳感器分別安裝在各氣室兩側(cè)的GIS箱體的外表面，采集超聲波信號并經(jīng)超聲波信號處理模塊的放大、濾波處理后送給超聲波信號采集儀，振動信號采集儀、UHF信號采集儀和超聲波信號采集儀分別將振動信號、UHF信號和超聲波信號傳送給PC機，PC機根據(jù)這些信號進行GIS狀態(tài)評估與故障診斷。
[0013]其中，上述振動信號處理模塊、UHF信號處理模塊和超聲波信號處理模塊分別包括依次連接的前置放大器和濾波器。
[0014]其中，上述振動傳感器的型號為CA-YD-103。
[0015]其中，上述特高頻天線的型號為GZH)-02GB。
[0016]本發(fā)明還包括基于上述一種GIS故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，包括以下步驟:
[0017](I)系統(tǒng)初始化，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；
[0018](2)采集振動信號、UHF信號和超聲波信號，并對這些信號進行放大、濾波處理；
[0019](3)將處理后的信號送入PC機，更新PC機內(nèi)的GIS監(jiān)測數(shù)據(jù)庫；
[0020](4)設(shè)定高低頻振動閾值，從而將振動信號區(qū)分為高頻振動信號和低頻振動信號，PC機分別對高、低頻振動信號進行頻譜分析，判定正常與否；
[0021](5)判定出低頻振動信號存在異常，則轉(zhuǎn)至步驟(6)，否則轉(zhuǎn)至步驟(8);
[0022](6)提取低頻振動信號特征量，根據(jù)各機械缺陷/故障的頻譜特性，對故障進行識另IJ，并根據(jù)相鄰振動傳感器所獲異常信號的時間差對Gis絕緣缺陷/故障做初步定位；
[0023](7)判定出高頻振動信號存在異常，則轉(zhuǎn)至步驟(8)，否則轉(zhuǎn)至步驟(11);
[0024](8)從GIS監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中調(diào)用UHF數(shù)據(jù)，根據(jù)UHF數(shù)據(jù)建立UHF數(shù)據(jù)圖譜，與GIS絕緣缺陷/故障特征圖譜進行相關(guān)性分析，根據(jù)圖譜相關(guān)度識別GIS絕緣缺陷/故障的類型，并根據(jù)UHF信號相位特征對故障做初步定位；
[0025](9)根據(jù)步驟(8)得到的故障初步定位信息，從GIS監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)位置采集到的超聲波信號；
[0026](10)分析超聲波信號，建立GIS超聲波圖譜對GIS絕緣缺陷/故障的類型進行精確識別，結(jié)合超聲波在GIS腔體中的傳播特性，根據(jù)超聲波幅值衰減特性對GIS缺陷/故障進tx精確定位；
[0027](11)根據(jù)GIS缺陷/故障的類型以及GIS缺陷/故障的定位信息給出GIS檢修的初步處理意見。
[0028]其中，步驟(4)中的高低頻振動閾值為2千赫茲。
[0029]其中，步驟(11)中的外部數(shù)據(jù)包括GIS設(shè)計參數(shù)、歷史維護數(shù)據(jù)、運行電壓電流數(shù)據(jù)。
[0030]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
[0031]與傳統(tǒng)的單一診斷方法不同，本發(fā)明綜合運用振動法、特高頻法以及超聲波法，振動信號主要分析機械缺陷/故障，并作為絕緣缺陷/故障分析的基礎(chǔ)，UHF信號主要對絕緣缺陷/故障類型的識別，對缺陷/故障初步定位，而超聲波信號則用于對絕緣缺陷/故障的精確定位。本發(fā)明利用三類信號各自特點分析診斷GIS的運行狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)GIS異常后，逐步深入分析，能夠較為全面地覆蓋GIS的各種故障類型，并對故障進行定位。本方法能夠全面細致地監(jiān)測GIS各類缺陷/故障，并提高故障定位的可靠性與精確度。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0033]圖2是本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0034]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0035]如圖1所示本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，一種GIS故障診斷系統(tǒng)，包括振動信號采集模塊、UHF信號采集模塊、超聲波信號采集模塊以及PC機，所述振動信號采集模塊包括振動信號處理模塊、振動信號采集儀和數(shù)個振動傳感器，各振動傳感器安裝在GIS箱體的外表面，采集振動信號并經(jīng)振動信號處理模塊的放大、濾波處理后送給振動信號采集儀，所述UHF信號采集模塊包括UHF信號處理模塊、UHF信號采集儀和數(shù)個特高頻天線，各特高頻天線分別安裝在GIS箱體各氣室的氣隔絕緣子外