CN110068753A - 基于外壳振动信号的gis盆式绝缘子检测装置及方法 - Google Patents

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王克胜
赵彦平
叶严军
王建伟
白旺
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/12—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of longitudinal or not specified vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1209—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing using acoustic measurements

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Abstract

基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测装置及方,属于电力***设备安全运行领域，所述检测装置由电荷放大电路、信号放大电路、滤波电路、A/D转换电路组成，电荷放大电路的输出端连接信号放大电路输入端，信号放大电路输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端。检测装置的探头吸附在GIS设备外壳接受GIS设备的机械振动信号，并将接收到的机械振动信号转换为电信号，将电信号以波形的形式呈现；对正常的GIS盆式绝缘子和含有缺陷的盆式绝缘子波形进行对比分析，得的盆式绝缘子出现缺陷时振动信号变化的规律。本发明能够为设备检修提供初期判断，减少了重大事故的发生率，降低了设备的维修费用。

Description

基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测装置及方法
技术领域
本发明属于电力***设备安全运行领域，涉及盆式绝缘子缺陷检测，特别的是涉及一种基于外壳振动信号的盆式绝缘子缺陷检测。本发明中GIS为气体绝缘变电站的英文缩写。
背景技术
气体绝缘变电站(gas insulated substation，GIS)是由断路器、母线、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器和高压套管等组成的高压电器。盆式绝缘子在GIS中起着支撑导体、隔离气室和电气绝缘的作用，是整个GIS中较为薄弱的环节。统计结果表明，盆式绝缘子缺陷引起的故障占GIS总故障的37%。因此其结构健康检测对实现工业安全生产、延长变电设备使用寿命有着重大意义。振动信号检测由于检测灵敏度高、无损检测等优点引起人们的关注。振动作为GIS的一项固有特性，既能反映机械故障引起的低频振动，也能反映局部放电引起的高频振动。当GIS出现故障时，其运行状态发生改变会导致电磁力及机械力的变化，进而振动也随之改变，因此可以利用GIS振动信号来检测GIS盆式绝缘子是否存在缺陷。
发明内容
为了有效地检测出盆式绝缘子是否存在缺陷，本发明提供了一种基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测方法，可以根据振动信号的变化判断出盆式绝缘子是否存在缺陷。
本发明技术方案：基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测装置，其特征是所述检测装置由电荷放大电路、信号放大电路、滤波电路、A/D转换电路组成，电荷放大电路的输出端连接信号放大电路输入端，信号放大电路输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端；
电荷放大电路将振动信号的机械量转变成的微弱电荷量变换成与其成正比的电压；信号放大电路将电荷放大电路转换成的电压信号放大；滤波电路尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留直流成分，使输出波形变得比较平滑；A/D转换电路把模拟信号转换成数字信号，将输入到A/D转换电路的电压信号以波形中具体数值的形式输出。
基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测方法，其特征是将振动传感器探头吸附在GIS设备外壳接受GIS设备的机械振动信号，并将接收到的机械振动信号转换为电信号，将电信号以波形的形式呈现；对正常的GIS盆式绝缘子和含有缺陷的盆式绝缘子波形进行对比分析，得的盆式绝缘子出现缺陷时振动信号变化的规律。
在相同频率下，含有缺陷的盆式绝缘子与完好的盆式绝缘子相比，波形的整体变化趋势基本相同，但含有缺陷的盆式绝缘子振动信号的波形幅值明显减小；当振动信号波形幅值小于2.8kv时表明盆式绝缘子存在缺陷。
实验表明，本发明能够准确地检测出盆式绝缘子含有缺陷时的振动信号变化，并能有效地进行盆式绝缘子的缺陷检测。
GIS为气体绝缘变电站的英文缩写。
本发明的有益效果是：基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测方法对于提早发现GIS盆式绝缘子内部可能存在的缺陷或性能劣化起到了明显作用，能够为设备检修提供初期判断，减少了重大事故的发生率，降低了设备的维护数量和维修费用，为真正实现GIS设备状态检修提供了有力的技术手段。
附图说明
图1是本发明中检测装置的电路图。
具体实施方式
图1所示，基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测装置，由电荷放大电路1、信号放大电路2、滤波电路3、A/D转换电路4组成，电荷放大电路的输出端连接信号放大电路输入端，信号放大电路输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端；
电荷放大电路将振动信号的机械量转变成的微弱电荷量变换成与其成正比的电压；信号放大电路将电荷放大电路转换成的电压信号放大；滤波电路尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留直流成分，使输出波形变得比较平滑；A/D转换电路把模拟信号转换成数字信号，将输入到A/D转换电路的电压信号以波形中具体数值的形式输出。
振动信号检测步骤
第一步：将检测装置、示波器和电脑连接好，检测装置的输出端与示波器输入端相连，示波器与电脑相连使得示波器波形能够在电脑上呈现。
第二步：将检测装置的探头通过磁座吸合的方式吸附到无缺陷盆式绝缘子的GIS设备外壳，检测GIS设备外壳的振动信号，并将振动信号导入到示波器，并将示波器所示波形导入电脑进行保存分析。
第三步：在无缺陷盆式绝缘子的GIS设备外壳上取不同检测点进行振动信号的收集，作为标准数据。
第四步：将检测装置的探头通过磁座吸合的方式吸附到含有缺陷的盆式绝缘子的GIS设备外壳且与无缺陷盆式绝缘子的GIS设备外壳相对应的检测位置，检测GIS设备外壳的振动信号，并将振动信号导入到示波器，并将示波器所示波形导入电脑进行保存分析。
第五步：将含有缺陷的盆式绝缘子的GIS设备外壳的检测波形与无缺陷盆式绝缘子的GIS设备外壳的检测波形做比对。结果表明，将电脑中收集到的正常的盆式绝缘子和含有缺陷的盆式绝缘子的振动信号波形进行对比分析，发现在相同频率下，含有缺陷的盆式绝缘子与完好的盆式绝缘子相比，波形的整体变化趋势基本相同，但含有缺陷的盆式绝缘子振动信号的波形幅值明显减小。完好的盆式绝缘子波形幅值在3.5kv，而含有缺陷的盆式绝缘子的波形幅值最大只有2.8kv，因此当振动信号波形幅值小于2.8kv时表明盆式绝缘子存在缺陷。大量实验数据均符合此规律，证明本发明可以用来检测盆式绝缘子的损伤情况。

Claims (2)

1.基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测装置，其特征是由电荷放大电路、信号放大电路、滤波电路、A/D转换电路组成，电荷放大电路的输出端连接信号放大电路输入端，信号放大电路输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端；电荷放大电路将振动信号的机械量转变成的微弱电荷量变换成与其成正比的电压；信号放大电路将电荷放大电路转换成的电压信号放大；滤波电路尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留直流成分，使输出波形变得比较平滑；A/D转换电路把模拟信号转换成数字信号，将输入到A/D转换电路的电压信号以波形中具体数值的形式输出。
2.一种基于外壳振动信号的GIS盆式绝缘子检测方法，其特征是将权利要求1所述的检测装置的探头吸附在GIS设备外壳接受GIS设备的机械振动信号，并将接收到的机械振动信号转换为电信号，将电信号以波形的形式呈现；对正常的GIS盆式绝缘子和含有缺陷的盆式绝缘子波形进行对比分析，得的盆式绝缘子出现缺陷时振动信号变化的规律；在相同频率下，含有缺陷的盆式绝缘子与完好的盆式绝缘子相比，波形的整体变化趋势基本相同，但含有缺陷的盆式绝缘子振动信号的波形幅值明显减小；当振动信号波形幅值小于2.8kv时表明盆式绝缘子存在缺陷。
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