概述電力系統(tǒng)中的高壓開關類設備主要包括GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備:GASinsulatedSWITCHGEAR)、敞開式斷路器、GIS隔離開關、敞開式隔離開關、開關柜斷路器等,各類高壓開關設備的材料、工藝、設計、安裝過程中的缺陷以及頻繁動作極易引起機械故障,嚴重時更會導致電氣火災、停電等事故?,F(xiàn)有定期檢修方式的試驗周期長、耗費人力物力、檢修效率低等缺點,較大地影響設備正常運行。開展基于振動聲學指紋監(jiān)測技術的狀態(tài)評價,可在在線狀態(tài)下及時發(fā)現(xiàn)高壓開關類設備的潛在故障,并及時預警,從而延長設備使用壽命,提高電網(wǎng)運行的可靠性。我公司以振動聲學指紋監(jiān)測技術為主,結合電流、行程等其他狀態(tài)量,開發(fā)故障診斷算法并提取相關特征參量,研制完成的GZAF-1000S系列高壓開關振動聲學指紋監(jiān)測系統(tǒng)適用于高壓開關類設備的帶電檢測、移動式短期在線監(jiān)測、固定式長期在線監(jiān)測與故障診斷。GZAF-1000T系列變壓器/電抗器振動聲學指紋監(jiān)測系統(tǒng)基本功能。杭州智能化振動電話
振動聲學指紋監(jiān)測技術的應用意義我公司基于振動聲學指紋監(jiān)測技術研制的GZAF-1000系列監(jiān)測系統(tǒng)適用于變壓器/電抗器(繞組、有載分接開關、鐵心等)、開關類(GIS、敞開式斷路器、隔離開關、開關柜等)等電力設備的帶電檢測、在線監(jiān)測與故障診斷,不影響被測設備正常運行,且與被測設備無電氣連接,具有安裝方便、安全、可靠等優(yōu)點,主要意義如下:1、采用帶電檢測/在線監(jiān)測方式,不影響主設備正常運行,降低了電網(wǎng)風險;2、減少了人員進站檢查的運維成本;3、監(jiān)測方式與設備無電氣連接,具有安全、可靠、安裝方便等優(yōu)點;4、采用獨特的時域分析、包絡分析、重合度對比、時頻矩陣分析等方法,并提峰值頻率、總諧波畸變率、頻譜互相關系數(shù)、頻率復雜度、振動平穩(wěn)性、能量相似度、振動相關性等特征參量等特征參量,提高在線監(jiān)測準確度。杭州高壓電纜振動聲紋監(jiān)測軟件功能杭州國洲電力科技有限公司振動監(jiān)測技術參數(shù)。
?綜合各監(jiān)測單元狀態(tài)量、帶電檢測、智能巡檢、GIS負荷等參量,進行數(shù)據(jù)融合電力設備監(jiān)測及診斷技術的“中國智造者”3/21分析,形成基于多源數(shù)據(jù)融合分析及運行狀態(tài)多維度智能研判的GIS運行狀態(tài)評估和故障預警機制;?綜合管理平臺采用模塊化及組態(tài)設計,提供GIS基礎數(shù)據(jù)、結構數(shù)據(jù)、負荷數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測單元數(shù)據(jù)等設備多元化信息,支持帶電檢測及智能巡檢等數(shù)據(jù)導入;?具備自動、連續(xù)或周期性采集各狀態(tài)監(jiān)測信息,可向綜合監(jiān)測后臺傳送標準化數(shù)據(jù)、分析結果和預警信息,并接收下傳控制命令;?具備局部放電幅值、單位時間局部放電次數(shù)、SF6氣體溫濕度、斷路器機械狀態(tài)、隔離開關機械狀態(tài)、避雷器電流等多參量同步實時顯示功能,支持多參量趨勢分析、閾值及趨勢報警、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表生成等功能;
3.3GIS及敞開式的隔離開關監(jiān)測3.3.1技術背景隔離開關是電力系統(tǒng)中的重要組成部分,主要用于隔離電源、承載和切斷電流電路,與接地開關共同實現(xiàn)對高壓輸電線路和電氣設備的控制、保護和檢修。在合閘位置時,隔離開關可承載線路額定電流及在規(guī)定時間內(nèi)的異常電流;在分閘位置時,隔離開關的觸頭間有符合要求的絕緣距離和明顯的斷開標志,確保檢修時人員和設備的安全。然而由于在材料、工藝、設計、安裝等方面存在的問題,以及頻繁動作時產(chǎn)生的電氣老化、機械磨損等缺陷,GIS及敞開式的隔離開關的故障率不斷升高,嚴重影響隔離開關和整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此,在線監(jiān)測隔離開關以實現(xiàn)故障前預警,對提高設備和電網(wǎng)的可靠性具有重要意義。基于實時監(jiān)控隔離開關振動聲學指紋及驅動電機電流信號,結合智能分析軟件,實現(xiàn)隔離開關運行狀態(tài)的***評價,可有效確保隔離開關及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。斷路器振動聲學指紋監(jiān)測技術的實操演示。
三、技術方案3.1系統(tǒng)原理變壓器振動主要包括OLTC切換時的瞬態(tài)振動、電流通過繞組時電動力引起的繞組振動、硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導致鐵芯振動、以及冷卻裝置工作時的振動。其中冷卻系統(tǒng)引起的基本振動頻率小于100Hz,不作為變壓器振動監(jiān)測與診斷分析的內(nèi)容。變壓器內(nèi)部振動信號通過絕緣油、支撐單元、加強筋結構等多種途徑傳播,可由安裝于外壁的振動傳感器測得。OLTC切換過程中,分接選擇器動作、切換開關動作、動靜觸頭碰撞等機械動作產(chǎn)生聲紋振動信號。信號包含觸頭分合狀態(tài)、三相觸頭是否同期、觸頭表面是否平整、切換是否到位等信息,可反映分接開關結構磨損、卡滯、松動、變形等故障。切換過程中若儲能彈簧性能發(fā)生改變或儲能過程中存在機構卡塞等現(xiàn)象,必然伴隨著電機驅動力矩的變化,使驅動電機電流發(fā)生變化。因此驅動電機電流與聲紋振動的兩類信號融合分析,可更加有效的評價OLTC的運行狀況和疑似故障類型。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置。杭州國洲電力振動系統(tǒng)技術說明
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3.2系統(tǒng)結構GZAFV-06型便攜式聲紋振動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)由IEPE式振動(加速度)傳感器、聲紋(自由場)傳感器、驅動電機電流傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、云服務器(采用B/S結構)、通訊子系統(tǒng)及供電系統(tǒng)構成,本系統(tǒng)的框架示意圖如下圖3所示。3.2.1傳感器GZAFV-06型便攜式聲紋振動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)傳感層由IEPE式振動(加速度)傳感器、聲紋(自由場)傳感器及驅動電機電流傳感器,傳感器外觀及參數(shù)如下表1所示。振動傳感器集成電荷放大器,將聲紋振動信號轉換成與之成正比的電壓信號;自由場傳感器是一種利用電容量變化而引起聲電轉換作用的傳感器;電流傳感器采用微型卡扣結構,便于現(xiàn)場安裝,節(jié)省空間。傳感器安裝示意圖如下圖4所示,變壓器聲紋振動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)所有傳感器單元與變壓器本體無電氣連接,安裝簡單方便,適用于在線監(jiān)測與診斷或帶電監(jiān)測與診斷。杭州智能化振動電話