一种组合电器盆式绝缘子松动振动检测方法与流程

本发明属于输变电设备故障诊断技术领域，尤其是一种组合电器盆式绝缘子松动振动检测方法。

背景技术：

气体绝缘组合电器是由多种高压电器安装主接线和系统功能组合而成的成套电气装置。它通过内部充有高压sf6绝缘气体的圆筒将变电站的常用设备如母线、电压互感器、电流互感器、避雷器、隔离开关、断路器等进行封装，从而实现具有系统性强、集成度高、占地面积小、可靠性好等特点，在66～1000kv各电压等级电力系统中得到广泛应用。

虽然组合电器的可靠性强，但是随着使用量的不断增多各种故障也层出不穷，其中非常常见也是危害比较大的一种故障就是盆式绝缘子松动故障，这种故障刚开始发生的时候非常隐蔽不容易发现，但是它所能引起的后果是非常严重的，首先会引起sf6绝缘气体的泄露，这种气体有毒对人体有害，一旦泄露将会危害工作人员的健康。此外这种故障会加快设备的损坏从而引起放电、短路、断路等故障，因此早发现早治理是十分必要的。而振动信号是这一故障早期能够发出的一个特征信号，如果一个盆式绝缘子发出了超出以往的振动或噪声则需要对其进行测试。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种组合电器盆式绝缘子松动振动检测方法，能够准确检测组合电器盆式绝缘子是否存在松动故障。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种组合电器盆式绝缘子松动振动检测方法，包括以下步骤：

步骤1、在被测试盆式绝缘子上选取检测位置，将加速度振动传感器安装在被测试盆式绝缘子检测位置；

步骤2、力锤在加速度振动传感器附近敲击，敲击方向与加速度振动传感器方向一致；

步骤3、在敲击的同时，测取加速度振动传感器和力锤的振动信号；

步骤4、使用快速傅立叶变换分别计算加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱，并将加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱相除得到被测试盆式绝缘子的频响曲线；

步骤5、提取被测试盆式绝缘子频响曲线的峰值，并保存为被测试盆式绝缘子固有频率；

步骤6、选取参考盆式绝缘子；

步骤7、在参考盆式绝缘子上选取与第1步中盆式绝缘子相同的检测位置，并将加速度振动传感器安装在参考盆式绝缘子检测位置；

步骤8、力锤在加速度振动传感器附近敲击，敲击方向与加速度振动传感器方向一致；

步骤9、在敲击的同时，测取加速度振动传感器和力锤的振动信号；

步骤10、使用快速傅立叶变换分别计算加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱，并将加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱相除得到参考盆式绝缘子的频响曲线；

步骤11、提取参考盆式绝缘子频响曲线的峰值，并保存为参考盆式绝缘子固有频率；

步骤12、比较步骤11中参考盆式绝缘子固有频率和步骤5中被测试盆式绝缘子固有频率，判断是否存在松动故障。

而且，所述步骤1中选取盆式绝缘子上螺栓的螺帽处作为检测位置。

而且，所述步骤1中使用的振动传感器灵敏度≤250mv/g，采样频率≥20khz，数据采样时间不少于5秒。

而且，所述步骤1中加速度振动传感器通过吸附或粘附方式安装在被测试盆式绝缘子检测位置。

而且，所述步骤6中参考盆式绝缘子为相同设备中与被测试盆式绝缘子规格型号一致，工作状态良好，无异常振动和噪声，并具有相同功能的盆式绝缘子。

而且，所述盆式绝缘子松动振动检测的原理为：在一个线性或者近似线性的振动系统中，使用特定的已知激振力，用可控的方式来激励系统，同时测量输入的振动信号和输出的振动信号，进行传递函数分析，就得到系统的固有频率，

其中，响应与激励力之间的关系使用导纳表示：

d＝β/ω0

u＝ω/ω0

其中，y为系统的固有频率，x为在系统表面测得的振动信号频谱，f为测得的冲激力锤输入的振动信号频谱，k为刚度，u为频率比，ω为激振频率，ω0为固有频率，，d为阻尼系数，β为振幅放大因子。

而且，所述步骤12判断是否存在松动故障的方法为：若被测试盆式绝缘子固有频率与参考盆式绝缘子固有频率相比，减小3％以上且振幅增大10％以上，则判定存在松动故障，反之则工作状态正常。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明通过计算加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱，将加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱相除得到盆式绝缘子的频响曲线，对比被测试盆式绝缘子和参考盆式绝缘子的频响曲线，准确判断被测试盆式绝缘子是否存在松动故障。本发明与被检测设备无电气连接，对设备的运行状态无任何影响。

2、本方法通过将振动测试技术加入至电气设备故障诊断方法中，相较于使用电学检测电气设备故障诊断方法能够更早的发现故障隐患。

附图说明

图1是本发明一种组合电器盆式绝缘子松动振动检测方法的流程图；

图2是本发明在被测试盆式绝缘子上选取检测位置以及安装加速度振动传感器位置的示意图；

图3是本发明在测试时参考盆式绝缘子的频响曲线；

图4是本发明在测试时被测试盆式绝缘子的频响曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

一种组合电器盆式绝缘子松动振动检测方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、在被测试盆式绝缘子上选取螺栓的螺帽处作为检测位置，如图2所示，将加速度振动传感器吸附或粘附在被测试盆式绝缘子检测位置；

在本步骤中使用的振动传感器灵敏度≤250mv/g，采样频率≥20khz，数据采样时间不少于5秒。

步骤2、力锤在加速度振动传感器附近敲击，敲击方向与加速度振动传感器方向一致；

步骤3、同时测取加速度振动传感器和力锤的振动信号；

步骤4、分别使用快速傅立叶变换计算加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱，并将加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱相除得到被测试盆式绝缘子的频响曲线；

步骤5、提取被测试盆式绝缘子频响曲线的峰值，并保存为被测试盆式绝缘子固有频率；

步骤6、选取相同设备中与被测试盆式绝缘子规格型号一致，工作状态良好，无异常振动和噪声，并具有相同功能的盆式绝缘子作为参考盆式绝缘子；

步骤7、在参考盆式绝缘子上选取与第1步中盆式绝缘子相同的检测位置，并将加速度振动传感器吸附或粘附在参考盆式绝缘子检测位置；

步骤8、力锤在加速度振动传感器附近敲击，敲击方向与加速度振动传感器方向一致；

步骤9、同时测取加速度振动传感器和力锤的振动信号；

步骤10、分别使用快速傅立叶变换计算加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱，并将加速度振动传感器振动信号频谱和力锤振动信号频谱相除得到参考盆式绝缘子的频响曲线；

步骤11、提取参考盆式绝缘子频响曲线的峰值，并保存为参考盆式绝缘子固有频率；

步骤12、比较步骤11中参考盆式绝缘子固有频率和步骤5中被测试盆式绝缘子固有频率，若被测试盆式绝缘子固有频率与参考盆式绝缘子固有频率相比，减小3％以上且振幅增大10％以上，则判定存在松动，反之则工作状态正常。

其中，盆式绝缘子松动振动检测的原理为：在一个线性或者近似线性的振动系统中，使用特定的已知激振力，用可控的方式来激励系统，同时测量输入的振动信号和输出的振动信号，进行传递函数分析，就得到系统的固有频率，

其中，响应与激励力之间的关系使用导纳表示：

d＝β/ω0

u＝ω/ω0

其中，y为系统的固有频率，x为在系统表面测得的振动信号频谱，f为测得的冲激力锤输入的振动信号频谱，k为刚度，u为频率比，ω为激振频率，ω0为固有频率，，d为阻尼系数，β为振幅放大因子。

根据上述一种组合电器盆式绝缘子松动振动检测方法，以某变电站组合电器224甲间隔母线套筒盆式绝缘子为例，该盆式绝缘子在巡检过程中发现存在振动和噪声过大的问题，疑似存在松动问题，于是对其使用上述方法进行盆式绝缘子松动振动检测。

同时，根据上述方法，在备用器件中选取了与某变电站组合电器224甲间隔母线套筒盆式绝缘子规格型号一样工作状态良好，无异常振动和噪声，并具有相同功能的盆式绝缘子作为参考盆式绝缘子。

对被测试盆式绝缘子以及参考盆式绝缘子分别进行测试后，得到如图3所示的参考盆式绝缘子的频响曲线和如图4所示的被测试盆式绝缘子的频响曲线，其中，从左至右依次为一阶固有频率、二阶固有频率、三阶固有频率、四阶固有频率和五阶固有频率，其中频率最低的为一阶固有频率，二阶固有频率、三阶固有频率、四阶固有频率和五阶固有频率依次增大。

根据图3与图4中一阶固有频率、二阶固有频率、三阶固有频率、四阶固有频率和五阶固有频率，参考盆式绝缘子与被测试盆式绝缘子计算的数据如下：

表1

被测试盆式绝缘子的固有频率与被测试盆式绝缘子的固有频率对比，一阶固有频率，二阶固有频率、三阶固有频率、四阶固有频率和五阶固有频率均降低了3％以上，并且振动幅值的增幅均大于10％，判定盆式绝缘子存在松动故障。

根据上述某变电站组合电器224甲间隔母线套筒盆式绝缘子的测试过程，本方法能够准确检测盆式绝缘子是否存在松动故障。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。