一种gis机械故障振动检测系统及方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
一种GIS机械故障振动检测系统及方法
技术领域
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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—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、接地隔尚开关等部分，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】
[0004]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。
[0005]—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，
[0006]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；
[0007]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?目号米集单兀中；
[0008]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；
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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I?4kHz的低通滤波器，放大器采用160倍放大的滤波器。
[0012]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。
[0013]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:
[0014]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；
[0015]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；
[0016]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；
[0017]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。
[0018]本发明优点:
[0019]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】
[0020]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；
[0021 ]图2为本发明一种实施例的上位机软件构成图；
[0022]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】
[0023]下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
[0024]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。
[0025]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I?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1 口连接，单片机的某个1 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。
[0026]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:
[0027]I)、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；
[0028]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不;
[0029]3)、量程调节区域，可进行IV，5 V，1 V三个量程的调节；
[0030]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；
[0031]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；
[0032]6)、文件操作区域，可进行文件打开，保存等操作；
[0033]7)、幅值显示区域，可将O?IkH的不同频段的峰值和均方根值进行实时显示；
[0034]8)、文件保存路径区域，可设置文件的保存路径；
[0035]9)、累加幅值显示区域，在测试时，可实时将10Hz和300Hz分量100次的值累计显示，测试检测的稳定性；
[0036]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。
[0037]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:
[0038]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；
[0039]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；
[0040]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；
[0041]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；
[0042]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。
【主权项】
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I?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。
【文档编号】G01H1/00GK105910695SQ201610236346
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】高阳, 许傲然, 董存, 吕忠华, 毛武平, 韩雪融, 赵毅, 于佳, 姜竹楠, 王秀平
【申请人】沈阳嘉越电力科技有限公司, 沈阳工程学院