(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010638435.4
(22)申请日 2020.07.06
(71)申请人 国网江苏省电力有限公司检修分公
司
地址 211102 江苏省南京市江宁开发区苏
源大道58号-5
(72)发明人 张正东 卞超 李军浩 赵科
刘媛 甘强 肖焓艳 李玉杰
关为民 陈昊 张兆君
(74)专利代理机构 宿迁市永泰睿博知识产权代
理事务所(普通合伙) 32264
代理人 陈臣
(51)Int.Cl.
G01M 13/00(2019.01)
G01H 17/00(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种GIS机械故障振动特性试
第一振动传感器和第二振动传感器，腔体母线连
接在试验腔体内，腔体母线的一端回路分叉形成
第二分支母线均包括导杆和触头座，第一分支母
线上的导杆和触头座根部设有间隙，模拟导体接
触不良缺陷；第二分支母线上的导杆和触头座连
接良好。第一振动传感器用于测试第一分支母线
中的导杆产生的振动，第二振动传感器用于测试
第二分支母线中的导杆产生的振动。本系统通过
振动传感器检测两路分支母线产生的振动，能够
有效的获取接触不良处产生的实际振动信号。权利要求书2页 说明书4页 附图1页CN 111912610 A 2020.11.10
C N 111912610
A
1.一种GIS机械故障振动特性试验系统，其特征在于，包括试验腔体(1)、腔体母线(4)、第一振动传感器(8)和第二振动传感器(9)，所述腔体母线(4)连接在所述试验腔体(1)内，所述腔体母线(4)的一端回路分叉形成第一分支母线(2)和第二分支母线(3)；
所述第一分支母线(2)和第二分支母线(3)均包括导杆和触头座，所述第一分支母线(2)上的导杆和触头座之间设有间隙；所述第二分支母线(3)上的导杆和触头座无间隙连接；
所述第一振动传感器(8)用于测试所述第一分支母线(2)中的导杆产生的振动，所述第二振动传感器(9)用于测试所述第二分支母线(3)中的导杆产生的振动。
2.根据权利要求1所述的GIS机械故障振动特性试验系统，其特征在于，所述试验腔体(1)内包含第一腔体和第二腔体，所述第一腔体位于所述第二腔体的上方；
所述第一腔体和附着在其上的第一振动传感器(8)构成第一测试通道，所述第一分支母线(2)位于所述第一腔体内；所述第二腔体和附着在其上的第二振动传感器(9)构成第二测试通道，所述第二分支母线(3)位于所述第二腔体内。
3.根据权利要求2所述的GIS机械故障振动特性试验系统，其特征在于，还包括升流器(5)，所述升流器(5)连接在所述腔体母线(4)外的腔体外壳上，所述升流器(5)用于对所述腔体母线(4)产生电流。
4.根据权利要求3所述的GIS机械故障振动特性试验系统，其特征在于，还包括盆式绝缘子(6)，所述盆式绝缘子(6)通过绝缘螺栓(7)连接在所述腔体母线(4)外的腔体外壳上，所述盆式绝缘子(6)用于在腔体外壳上形成金属断路，使所述升流器(5)只在腔体内部的导杆上感应产生交流电流。
5.根据权利要求1所述的GIS机械故障振动特性试验系统，其特征在于，所述第一分支母线(2)和第二分支母线(3)具有相同的结构参数。
6.根据权利要求1所述的GIS机械故障振动特性试验系统，其特征在于，所述第一分支母线(2)上的导杆的电流频率及幅值和所述第二分支母线(3)上的导杆的电流频率及幅值相同，频率均为10～300Hz、幅值均为0.1～3kA。
7.根据权利要求1所述的GIS机械故障振动特性试验系统，其特征在于，所述第一分支母线(2)上的导杆和触头座根部之间的间隙的长度为0.5-2mm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述GIS机械故障振动特性试验系统的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取第一分支母线(2)上产生的机械振动信号f1(t)；
获取第二分支母线(3)上产生的机械振动信号f2(t)；
根据所述第一分支母线(2)上的机械振动信号和第二分支母线(3)上的机械振动信号获取异常振动信号f3(t)＝f1(t)-f2(t)。
9.根据权利要求8所述的GIS机械故障振动特性试验系统的试验方法，其特征在于，还包括对获取的异常振动信号f3(t)进行小波时频分析，获取异常振动信号的时频分析图。
10.根据权利要求9所述的GIS机械故障振动特性试验系统的试验方法，其特征在于，所述小波时频分析的公式为：
其中，a为伸缩因子、b为平移因子，ψ(t)为小波基函数。
一种GIS机械故障振动特性试验系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电气设备检测技术领域，具体涉及一种GIS机械故障振动特性试验系统及方法。
背景技术
[0002]气体绝缘组合电器(GIS)在电网的应用越来越广泛，GIS设备不仅仅是复杂的电气设备，也是复杂的机械设备，由于其体积庞大，因此往往采用现场组装的形式进行安装。GIS 在运行过程中由于安装错误等原因会导致其内部导电体出现接触不良缺陷，其在电流的作用下会导致机械振动，长期的机械振动会导致漏气、气压降低等故障，进而影响到绝缘特性，导致击穿或闪络。
[0003]在GIS设备振动特性研究中，目前的困难是难以区分信号的来源是缺陷部分还是正常运行所产生的振动信号，原因在于即使机械连接完好，由于电动力的作用也会导致正常振动信号的产生，所以接触不良产生的异常振动信号和正常振动信号的区分是目前的研究难点。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种GIS机械故障振动特性试验系统及方法，本系统及方法可准确检测到GIS导体接触不良处所产生的振动信号，分析由于导体接触不良所产生振动信号的时频特征，为后续现场检测结果的区分是否存在导体接触不良故障提供支撑。[0005]为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
[0006]一种GIS机械故障振动特性试验系统，包括试验腔体、腔体母线、第一振动传感器和第二振动传感器，所述腔体母线连接在所述试验腔体内，所述腔体母线的一端回路分叉形成第一分支母线和第二分支母线；
[0007]所述第一分支母线和第二分支母线均包括导杆和触头座，所述第一分支母线上的导杆和触头座之间设有间隙；所述第二分支母线上的导杆和触头座无间隙连接；[0008]所述第一振动传感器用于测试所述第一分支母线中的导杆产生的振动，所述第二振动传感器用于测试所述第二分支母线中的导杆产生的振动。
[0009]进一步地，所述试验腔体内包含第一腔体和第二腔体，所述第一腔体位于所述第二腔体的上方；
[0010]所述第一腔体和附着在其上的第一振动传感器构成第一测试通道，所述第一分支母线位于所述第一腔体内；所述第二腔体和附着在其上的第二振动传感器构成第二测试通道，所述第二分支母线位于所述第二腔体内。
[0011]进一步地，还包括升流器，所述升流器连接在所述腔体母线外的腔体外壳上，所述升流器用于对所述腔体母线产生电流。
[0012]进一步地，还包括盆式绝缘子，所述盆式绝缘子通过绝缘螺栓连接在所述腔体母线外的腔体外壳上，所述盆式绝缘子用于在腔体外壳上形成金属断路，使所述升流器只在
腔体内部的导杆上感应产生交流电流。
[0013]进一步地，所述第一分支母线和第二分支母线具有相同的结构参数。
[0014]进一步地，所述第一分支母线上的导杆的电流频率及幅值和所述第二分支母线上的导杆的电流频率及幅值相同，频率均为10～300Hz、幅值均为0.1～3kA。
[0015]进一步地，所述第一分支母线上的导杆和触头座根部之间的间隙的长度为0.5-2mm。
[0016]本发明还公开了一种GIS机械故障振动特性试验系统的试验方法，包括如下步骤：[0017]获取第一分支母线上产生的机械振动信号f1(t)；
[0018]获取第二分支母线上产生的机械振动信号f2(t)；
[0019]根据所述第一分支母线上的机械振动信号和第二分支母线上的机械振动信号获取异常振动信号f3(t)＝f1(t)-f2(t)。
[0020]进一步地，还包括对获取的异常振动信号f3(t)进行小波时频分析，获取异常振动信号的时频分析图。
[0021]进一步地，所述小波时频分析的公式为：
[0022]
[0023]其中，a为伸缩因子、b为平移因子，ψ(t)为小波基函数。
[0024]根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：
[0025]1、本系统将试验腔体内的腔体母线分支为两路分支母线，一路分支母线设计连接间隙，模拟导体接触不良缺陷；另一路分支母线连接良好，通过振动传感器检测两路分支母线产生的振动从而计算出间隙处的实际振动，能够有效的获取接触不良处产生的实际振动；
[0026]2、本发明通过在腔体母线外的腔体外壳上连接盆式绝缘子，盆式绝缘子用于在腔体外壳上形成金属断路，使腔体外壳不形成闭合的回路，从而保证了腔体外壳上不会产生电流；
[0027]3、本试验方法通过获取接触不良处产生的振动和接触良好处的振动，将两结果差分处理，能够有效获取接触不良处的实际振动；
[0028]4、本发明经过小波时频变换后得到的是信号的时频分析图，其不仅可描述存在的频率分量，还可同时展示个频率分量出现的时间；
[0029]5、本发明通过对GIS导体接触不良产生的异常振动信号进行精确获取，并分析该异常振动信号的时频特征，为后续现场检测区分GIS导体接触不良故障提供支撑。
附图说明
[0030]图1为本发明具体实施方式的应用示意图；
[0031]图2为本发明具体实施方式经过差分处理前后的小波时频图。
[0032]其中：1、试验腔体；2、第一分支母线；3、第二分支母线；4、腔体母线；5、升流器；6、盆式绝缘子；7、绝缘螺栓；8、第一振动传感器；9、第二振动传感器。
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