CN105910695A - 一种gis机械故障振动检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种GIS机械故障振动检测系统及方法，属于GIS机械故障振动监测技术领域，该系统包括安装于GIS外壳的加速度传感器、信号处理单元、信号采集单元和上位机，本发明通过振动信号的频谱对GIS设备运行状态加以判定，可以第一时间判断出此种全封闭电力系统开关的工作状态，对电力系统安全运行与可靠供电有着十分重要的意义；上位机可以自动判断所接受信号是否为GIS设备外壳振动信号，可以自动处理低频干扰信号，保证了检测系统的工作效率；电力系统不同电压等级和不同声场厂商的GIS设备具有不同的外壳振动频谱特性，因此全面的数据库资源保证了可以适应各种应用环境的检测。

Description

一种GIS机械故障振动检测系统及方法

技术领域

本发明属于GIS机械故障振动监测技术领域，具体涉及一种GIS机械故障振动检测系统及方法。

背景技术

随着我国经济迅速发展，对电能的需求空前膨胀，电网电压等级不断升高，气体绝缘金属全封闭开关(简称GIS)由于具有较高的运行可靠性已经越来越广泛的采用。

早期GIS内部故障检测的方法主要都是针对GIS局部放电的故障检测，比如电气法、声测法等，其检测的都是发生放电时产生的物理量；随着GIS运行时间越来越长，除了放电性故障之外，机械性故障也是导致GIS事故发生的主要原因之一；GIS机械故障主要发生在GIS一次机械部分，故障多发生在断路器机构内的辅助开关、连杆轴鞘、接地隔离开关等部分，当GIS内部发生机械缺陷时，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，因为其机械缺陷的存在，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，造成绝缘事故；会对绝缘子和绝缘柱造成损害；会影响外壳接地点的牢固。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种GIS机械故障振动检测系统及方法，以达到解决现有GIS机械故障检测方法缺失的问题，实现提高GIS设备运行的安全性、稳定性和可靠性的目的。

一种GIS机械故障振动检测系统，该系统包括安装于GIS外壳的加速度传感器、信号处理单元、信号采集单元和上位机，其中，

加速度传感器：用于采集GIS外壳的振动信号，并发送至信号处理单元中；

信号处理单元：用于对接收的振动信号进行低通滤波和信号放大处理，并发送至信号采集单元中；

信号采集单元：用于对接收的信号进行A/D转换，并发送至上位机中；

上位机：用于获得所接收信号的频谱特性，并将该频谱特性与数据库中存储的频谱特性进行对比，显示该频谱所代表的设备状态。

所述的加速度传感器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元的输出端连接信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端连接上位机的输入端。

所述的信号处理单元包括滤波器和放大器，其中，滤波器采用1～4kHz的低通滤波器，放大器采用160倍放大的滤波器。

所述的上位机，包括：波形显示区域、频谱分析结果区域、量程调节区域、文件路径显示区域、注释显示区域、文件操作区域、幅值显示区域、累加幅值显示区域、文件保存路径区域和Logo及连接示意图区域。

采用GIS机械故障振动检测系统进行的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、采用加速度传感器采集GIS外壳的振动信号，并发送至信号处理单元中；

步骤2、采用信号处理单元对GIS外壳的振动信号进行低通滤波和信号放大处理，并发送至信号采集单元中；

步骤3、采用信号采集单元对接收的信号进行A/D转换，并发送至上位机中；

步骤4、采用上位机获得所接收信号的频谱特性，并将该频谱特性与数据库中存储的频谱特性进行对比，显示该频谱所代表的设备状态。

本发明优点：

本发明提出一种GIS机械故障振动检测系统及方法，本发明通过振动信号的频谱对GIS设备运行状态加以判定，可以第一时间判断出此种全封闭电力系统开关的工作状态，对电力系统安全运行与可靠供电有着十分重要的意义；上位机可以自动判断所接受信号是否为GIS设备外壳振动信号，可以自动处理低频干扰信号，保证了检测系统的工作效率；电力系统不同电压等级和不同声场厂商的GIS设备具有不同的外壳振动频谱特性，因此全面的数据库资源保证了可以适应各种应用环境的检测。

附图说明

图1为本发明一种实施例的GIS机械故障振动检测系统结构框图；

图2为本发明一种实施例的上位机软件构成图；

图3为本发明一种实施例的GIS机械故障振动检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

本发明实施例中，如图1所示，GIS机械故障振动检测系统包括安装于GIS外壳的加速度传感器、信号处理单元、信号采集单元和上位机，其中，加速度传感器用于采集GIS外壳的振动信号，并发送至信号处理单元中；信号处理单元用于对接收的振动信号进行低通滤波和信号放大处理，并发送至信号采集单元中；信号采集单元用于对接收的信号进行A/D转换，并发送至上位机中；上位机用于获得所接收信号的频谱特性，并将该频谱特性与数据库中存储的频谱特性进行对比，显示该频谱所代表的设备状态。所述的加速度传感器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元的输出端连接信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端连接上位机的输入端。

本发明实施例中，信号处理单元包括滤波器和放大器，其中，滤波器采用1～4kHz的低通滤波器，放大器采用160倍放大的滤波器；信号采集单元采用一个采样率为250kHz的AD进行采集，并通过USB模块将数据送入上位机进行进一步的分析和处理CPLD与单片机的IO口连接，单片机的某个IO口作为CPLD的脉冲触发信号；CPLD与单片机配合实现数据通讯与测量通道的选择。

本发明实施例中，如图2所示，所述信号处理单元采用上位机软件来实现，具体各个区域的功能为：

1)、波形显示区域，该区域实时将传感器测量到的时域波形进行显示；

2)、频谱分析结果，该区域实时将时域波形进行处理和计算，将频域分布进行实时显示；

3)、量程调节区域，可进行1V，5V，10V三个量程的调节；

4)、文件路径显示区域，在离线查看数据时，该区域可将文件的路径进行显示；

5)、注释显示区域，保存文件时，可插入对文件的描述，并可在离线查看时进行显示；

6)、文件操作区域，可进行文件打开，保存等操作；

7)、幅值显示区域，可将0～1kH的不同频段的峰值和均方根值进行实时显示；

8)、文件保存路径区域，可设置文件的保存路径；

9)、累加幅值显示区域，在测试时，可实时将100Hz和300Hz分量100次的值累计显示，测试检测的稳定性；

10)、Logo及连接示意图区域，当该区域左侧矩形显示为红色时，表示设备未连接，绿色时表示设备已连接。

本发明实施例中，采用GIS机械故障振动检测系统进行的检测方法，方法流程图如图3所示，包括以下步骤：

步骤1、采用加速度传感器采集GIS外壳的振动信号，并发送至信号处理单元中；

步骤2、采用信号处理单元对GIS外壳的振动信号进行低通滤波和信号放大处理，并发送至信号采集单元中；

步骤3、采用信号采集单元对接收的信号进行A/D转换，并发送至上位机中；

步骤4、采用上位机获得所接收信号的频谱特性，并将该频谱特性与数据库中存储的频谱特性进行对比，显示该频谱所代表的设备状态；

本发明实施例中，系统检测到信号经过单片机的处理将与系统数据库进行对比分析，数据库中包含各种型号GIS设备在正常工作状态，机械故障状态，电气故障状态等振动信号数据，即GIS设备的振动频谱数据库；通过对比分析数据库的振动信号，当频谱相似度超过85％时，系统将提取典型频谱图与实测振动频谱图，在上位机GVTS软件中显示，并标明信号所代表的设备状态。

Claims (5)

1.一种GIS机械故障振动检测系统，其特征在于，该系统包括安装于GIS外壳的加速度传感器、信号处理单元、信号采集单元和上位机，其中，

加速度传感器：用于采集GIS外壳的振动信号，并发送至信号处理单元中；

信号处理单元：用于对接收的振动信号进行低通滤波和信号放大处理，并发送至信号采集单元中；

信号采集单元：用于对接收的信号进行A/D转换，并发送至上位机中；

上位机：用于获得所接收信号的频谱特性，并将该频谱特性与数据库中存储的频谱特性进行对比，显示该频谱所代表的设备状态。

2.根据权利要求2所述的GIS机械故障振动检测系统，其特征在于，所述的加速度传感器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元的输出端连接信号采集单元的输入端，信号采集单元的输出端连接上位机的输入端。

3.根据权利要求2所述的GIS机械故障振动检测系统，其特征在于，所述的信号处理单元包括滤波器和放大器，其中，滤波器采用1～4kHz的低通滤波器，放大器采用160倍放大的滤波器。

4.根据权利要求2所述的GIS机械故障振动检测系统，其特征在于，所述的上位机，包括：波形显示区域、频谱分析结果区域、量程调节区域、文件路径显示区域、注释显示区域、文件操作区域、幅值显示区域、累加幅值显示区域、文件保存路径区域和Logo及连接示意图区域。

5.采用权利要求1所述的GIS机械故障振动检测系统进行的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采用加速度传感器采集GIS外壳的振动信号，并发送至信号处理单元中；

步骤2、采用信号处理单元对GIS外壳的振动信号进行低通滤波和信号放大处理，并发送至信号采集单元中；

步骤3、采用信号采集单元对接收的信号进行A/D转换，并发送至上位机中；

步骤4、采用上位机获得所接收信号的频谱特性，并将该频谱特性与数据库中存储的频谱特性进行对比，显示该频谱所代表的设备状态。