CN106092544B - 一种gis的盆式绝缘子松动监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种GIS的盆式绝缘子松动监测方法，属于电气自动化技术领域。该方法执行如下步骤：1）在所述盆式绝缘子的法兰面上安装加速传感器；2）利用锤击法测量（锤击对象/盆式绝缘子）的第一频响曲线，并通过信号采集模块进行采集，将采集到的第一频响曲线进行存储；3）当对所述GIS进行监测时，以步骤2）中相同的激励值来获得所述盆式绝缘子当前运行状态下的第二频响曲线，并以此判断是否松动。该方法通过对盆式绝缘子的振动数据进行监测，并将该数据与正常状态下的振动数据进行比较，用已知的激振力，以可控的方法来激励被测固体试件，同时测量输入和输出信号，通过传递函数分析，得到系统各阶固有频率。
Description
技术领域
本发明涉及一种GIS的盆式绝缘子松动监测方法，属于电气自动化技术领域。
背景技术
气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，简称GIS)是把变电所里各种电气设备除变压器外全部组合装配在一个封闭的金属外壳里，GIS气室由盆式绝缘子隔离且室内充有一定压强的SF6气体，以实现导体对外壳、相间以及断口间的可靠绝缘。GIS具有结构紧凑、运行可靠性高和安装方便等优点。
GIS中的盆式绝缘子起到隔离气室和支撑高压导电杆的作用，盆式绝缘子一般是由螺栓通过法兰孔连接固定。当GIS的制造、运输和安装的不当会导致螺栓固定的失效；此外受电磁力的作用，GIS运行时长时间的振动也会降低螺栓的紧固效果，这就导致了盆式绝缘子的松动故障。盆式绝缘子松动将导致SF6气体的泄漏从而影响整个GIS系统的运行安全。
现有对于GIS的监测/检测通常是围绕GIS设备的气压进行的，当能够检测出气压问题时，GIS已出现运行安全的问题，需要进行维护，并不能在即将出现问题时防患于未然。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种可以在产生轻微松动时便能够得以检测出的GIS的盆式绝缘子松动监测方法。
本发明为了解决上述技术问题提出的技术方案是：一种GIS的盆式绝缘子松动监测方法，执行如下步骤：
1)在所述盆式绝缘子的法兰面上安装加速传感器；
所述加速传感器沿所述法兰面的轴向安装于所述法兰面上；
所述传感器为吸附式传感器的；
2)利用锤击法测量盆式绝缘子的第一频响曲线，并通过信号采集模块进行采集，将采集到的第一频响曲线进行存储；
3)当对所述GIS进行监测时，以步骤2)中相同的激励值来获得所述盆式绝缘子当前运行状态下的第二频响曲线，并将所述第二频响曲线的数据与第一频响曲线的数据进行比较，并判断是否松动；
若第二频响曲线与第一频响曲线相比，第二频响曲线与第一频响曲线的同阶频率减小且振幅增大，则所述盆式绝缘子出现松动，需要发出松动报警；
若第二频响曲线与第一频响曲线相比，各阶频率和振幅一致或基本一致，则所述盆式绝缘子运行正常。
上述技术方案的改进是：取所述第一频响曲线大于1000Hz的频率点后的前i阶固有频率Pi0及振幅Hi0；
取所述第二频响曲线大于1000Hz的频率点后的前i阶固有频率Pi及振幅Hi；
其中，i≥3。
上述技术方案的改进是：若Pi<Pi0且Hi>Hi0且 则所述盆式绝缘子松动，其中，S为判别系数，k为经验系数，α为阀值。
上述技术方案的改进是：阀值α设置为0.1—0.2，经验系数k设置为0.005。
上述技术方案的改进是：所述传感器安装于所述法兰面的紧固螺栓的按头上。
上述技术方案的改进是：使用力锤对法兰面进行敲击，力锤的运动方向垂直于所述法兰面。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：本发明通过对盆式绝缘子的振动数据进行监测，并将该数据与正常状态下的振动数据进行比较，用已知的激振力，以可控的方法来激励被测固体试件，同时测量输入和输出信号，通过传递函数分析，得到系统各阶固有频率。
1)本发明以盆式绝缘子的紧固螺栓作为监测对象，一般情况下紧固螺栓产生轻微松动时，盆式绝缘子还未出现漏气现象，所以本方法相较于监测漏气的设备而言，可以更先一步的检测出GIS出现漏气的可能性，防患于未然；
2)本发明为了防止监测出问题，取频响曲线1000Hz后的频点防止管道的固有频率对频点的影响，并以至少3阶的频率和幅值进行比较，以防止模态频率反应不全面，影响判断。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例的盆式绝缘子及本发明部分设备的结构示意图。
图2是本发明实施例的盆式绝缘子正常状态下的频响曲线。
图3是本发明实施例的盆式绝缘子的紧固螺栓松动30％时的频响曲线。
图4是本发明是实施例的盆式绝缘子的紧固螺栓松动60％时的频响曲线。
盆式绝缘子1、法兰面2、紧固螺栓3、加速传感器4。
具体实施方式
实施例
本实施例的一种GIS的盆式绝缘子松动监测方法，执行如下步骤：
1)如图1所示，在所述盆式绝缘子的法兰面上安装加速传感器；
所述加速传感器沿所述法兰面的轴向安装于所述法兰面上；
所述传感器为吸附式传感器的；
2)利用锤击法测量盆式绝缘子的第一频响曲线，并通过信号采集模块进行采集，将采集到的第一频响曲线进行存储；
3)当对所述GIS进行监测时，以步骤2)中相同的激励值来获得所述盆式绝缘子当前运行状态下的第二频响曲线，并将所述第二频响曲线的数据与第一频响曲线的数据进行比较，并判断是否松动；
若第二频响曲线与第一频响曲线相比，第二频响曲线与第一频响曲线的同阶频率减小且振幅增大，则所述盆式绝缘子出现松动，需要发出松动报警；
若第二频响曲线与第一频响曲线相比，各阶频率和振幅一致或基本一致，则所述盆式绝缘子运行正常。
本实施例的取所述第一频响曲线大于1000Hz的频率点后的前i阶固有频率Pi0及振幅Hi0；
取所述第二频响曲线大于1000Hz的频率点后的前i阶固有频率Pi及振幅Hi；其中，i≥3。
若Pi<Pi0且Hi>Hi0且则所述盆式绝缘子松动，其中，S为判别系数，k为经验系数，α为阀值。
本实施例的阀值α设置为0.1—0.2，经验系数k设置为0.005。
本实施例的所述传感器安装于所述法兰面的紧固螺栓的按头上。
本实施例的使用力锤对法兰面进行敲击，力锤的运动方向垂直于所述法兰面。
本实施例的加速度传感器模块轴向吸附在盆式绝缘子固定螺栓的按头、加速度传感器模块和冲击力锤模块均与信号采集模块连接，信号采集模块与分析控制模块连接，信号采集模块将螺栓和力锤敲击的加速度信号输送至分析控制模块；分析控制模块判别故障，并将处理结果输送至输出报警模块。
本实施例利用振动系统的线性特性，用已知的激振力，以可控的方法来激励被测固体试件，同时测量输入和输出信号，通过传递函数分析，得到系统的各阶固有频率。响应与激振力之间的关系可用导纳Y表示:
式中：u＝ω/ω0为频率比；D＝β/ω0。
本实施例的阀值α设置为0.2，经验系数k设置为0.005。
以华北电力大学对某台250kV的GIS平台开展盆式绝缘子松动试验，测取松动紧固螺栓前后的频响曲线。加速度振动传感器轴向灵敏度为20pC/g，最大横向灵敏度小于5％，测量频率为0.5kHz-12kHz。通过尼高力数据采集仪采集，采样频率为10kHz。试验过程设置两种松动螺栓的状态，分别是松动30％和60％。
利用锤击法测量正常状态下的频响曲线，如图2所示；
由图2可知，螺栓正常状态下大于1000Hz的前5阶固有频率极其幅值见表1。
表1螺栓正常状态下频响曲线中大于1000Hz的前5阶固有频率极其幅值
利用锤击法测量螺栓松动30％状态下的频响曲线，如图3所示；
由图3可知，螺栓松动30％状态下大于1000Hz的前5阶固有频率极其幅值见表2。
| 1阶 | 2阶 | 3阶 | 4阶 | 5阶 | |
| 频率/Hz | 1010 | 1389 | 1634 | 1707 | 2205 |
| 幅值 | 0.7593 | 2.465 | 2.471 | 2.593 | 6.426 |
表2螺栓松动30％状态下频响曲线中大于1000Hz的前5阶固有频率极其幅值
根据之前测得的数据，计算判别系数S。由S＝0.3052>α＝0.2，判定盆式绝缘子松动，需要紧固螺栓。
利用锤击法测量螺栓松动60％状态下的频响曲线，如图4所示；
由图4可知，螺栓松动60％状态下大于1000Hz的前5阶固有频率极其幅值见表3。
| 1阶 | 2阶 | 3阶 | 4阶 | 5阶 | |
| 频率/Hz | 1010 | 1388 | 1632 | 1707 | 2187 |
| 幅值 | 0.9295 | 2.877 | 2.865 | 3.039 | 5.616 |
表3螺栓松动60％状态下频响曲线中大于1000Hz的前5阶固有频率极其幅值
根据之前测得的数据，计算判别系数S。由S＝0.3088>α＝0.2，判定盆式绝缘子松动，需要紧固螺栓。
当阈值α选定越小，对于松动的判断月灵敏，至少为0.1。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种GIS的盆式绝缘子松动监测方法，其特征在于执行如下步骤：
1)在所述盆式绝缘子的法兰面上安装加速传感器；
所述加速传感器沿所述法兰面的轴向安装于所述法兰面上；
所述传感器为吸附式传感器的；
2)利用锤击法测量所述盆式绝缘子的第一频响曲线，并通过信号采集模块进行采集，将采集到的第一频响曲线进行存储；
3)当对所述GIS进行监测时，以步骤2)中相同的激励值来获得所述盆式绝缘子当前运行状态下的第二频响曲线，并将所述第二频响曲线的数据与第一频响曲线的数据进行比较，并判断是否松动；
若第二频响曲线与第一频响曲线相比，第二频响曲线与第一频响曲线的同阶频率减小且振幅增大，则所述盆式绝缘子出现松动，需要发出松动报警；
若第二频响曲线与第一频响曲线相比，各阶频率和振幅一致或基本一致，则所述盆式绝缘子运行正常；取所述第一频响曲线大于1000Hz的频率点后的前i阶固有频率Pi0及振幅Hi0；
取所述第二频响曲线大于1000Hz的频率点后的前i阶固有频率Pi及振幅Hi；
其中，i≥3；
若Pi<Pi0且Hi>Hi0且则所述盆式绝缘子松动，其中，S为判别系数，k为经验系数，α为阀值；所述传感器安装于所述法兰面的紧固螺栓的按头上。
2.根据权利要求1所述的GIS的盆式绝缘子松动监测方法，其特征在于：阀值α设置为0.1—0.2，经验系数k设置为0.005。
3.根据权利要求1所述的GIS的盆式绝缘子松动监测方法，其特征在于：使用力锤对法兰面进行敲击，力锤的运动方向垂直于所述法兰面。
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