GIS是當(dāng)今輸電網(wǎng)絡(luò)中一種應(yīng)用***的電氣設(shè)備。通過將變電站中斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、PT、CT、避雷器、連接母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等一次設(shè)備經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)并有序地結(jié)合為整體，在金屬殼內(nèi)封裝起來，內(nèi)部充SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)組成的封閉組合電器。與傳統(tǒng)的敞開式相比較，GIS具有占地面積小、可靠性高、安全性強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)工作量很小等優(yōu)點(diǎn)，因而被大量使用在重要負(fù)荷、樞紐變電站中。但由于其采用全封閉結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)生故障，影響范圍大并且難以準(zhǔn)確定位及快速搶修，將會(huì)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。隨著GIS逐步在特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)推廣應(yīng)用，設(shè)備故障所造成的影響將進(jìn)一步加大。近年來，國家電網(wǎng)公司狀態(tài)檢修工作不斷深化，對(duì)設(shè)備可靠性的要求不斷提高，及時(shí)、有效發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部潛伏性缺陷，保證GIS安全穩(wěn)定運(yùn)行、合理安排檢修周期成為狀態(tài)檢修模式下的當(dāng)務(wù)之急。杭州國洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的政策支持背景。杭州GIS振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)
綜上所述，采用聲紋振動(dòng)法監(jiān)測(cè)變壓器OLTC、繞組及鐵芯的狀態(tài)，適用于帶電監(jiān)測(cè)/在線監(jiān)測(cè)，與變壓器無電氣連接而不影響正常運(yùn)行，有安裝方便、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。我公司結(jié)合多年技術(shù)預(yù)研儲(chǔ)備及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，成功研制出GZAFV-01型聲紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，既有固定安裝的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)式，也有便攜式的帶電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及可移動(dòng)的在線重癥監(jiān)護(hù)式。GZAFV-01系統(tǒng)由聲紋振動(dòng)傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置（在線監(jiān)測(cè)式：IED，便攜/手持式：主機(jī)；下文皆用IED/主機(jī)簡(jiǎn)稱）、云服務(wù)器、通訊單元及供電單元構(gòu)成；操控及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析軟件結(jié)合包絡(luò)分析、重合度分析、小波分析、能量分布矩陣、時(shí)域信號(hào)頻譜分析等多種算法，并提取故障診斷特征參量，在線狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)變壓器OLTC、繞組及鐵芯的健康態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)與故障類型診斷。杭州變壓器振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)產(chǎn)品功能杭州國洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用背景。
3.3.1.1信號(hào)包絡(luò)分析為提高在線監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，GZAFV-01系統(tǒng)的IED/主機(jī)通常采用高采樣率獲取聲紋振動(dòng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流的信號(hào)，然而大量的數(shù)據(jù)不利于快速、準(zhǔn)確存儲(chǔ)與分析。因而采用包絡(luò)分析，簡(jiǎn)化并反映原始信號(hào)特征，便于后續(xù)分析與處理。傳統(tǒng)希爾伯特變換進(jìn)行包絡(luò)分析時(shí)存在提取深度不足、存在幅值偏差等問題，因此采用小波變換和希爾伯特變換結(jié)合的信號(hào)包絡(luò)分析。聲紋振動(dòng)和電流的信號(hào)包絡(luò)分析如下圖3.5所示。
3.3.1.2信號(hào)包絡(luò)重合度比對(duì)分析如下圖3.6所示，信號(hào)包絡(luò)分析后可快速實(shí)現(xiàn)歷史信號(hào)重合度比對(duì)分析，更直觀地判斷OLTC運(yùn)行狀態(tài)。為量化信號(hào)重合度比對(duì)，GZAFV-01系統(tǒng)引入互相關(guān)系數(shù)的計(jì)算。當(dāng)實(shí)時(shí)采集的與正常狀態(tài)的信號(hào)包絡(luò)互相關(guān)系數(shù)：◆接近1時(shí)，OLTC接近正常運(yùn)行狀態(tài)?！艚咏?時(shí)，OLTC可能存在故障。
變壓器運(yùn)行時(shí)，電流通過繞組時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力引起繞組振動(dòng)，硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導(dǎo)致鐵芯振動(dòng)。由于繞組導(dǎo)體所受電動(dòng)力正比于負(fù)載電流的平方，繞組的聲紋振動(dòng)信號(hào)的基頻為100Hz。由于變壓器中磁感應(yīng)強(qiáng)度正比于加載電壓的平方，鐵芯的聲紋振動(dòng)信號(hào)的基頻也為100Hz。另外，考慮到鐵芯振動(dòng)的非線性特性，聲紋振動(dòng)信號(hào)還會(huì)包含頻率為100Hz整數(shù)倍的高次諧波。當(dāng)變壓器的繞組變形或鐵芯故障后，聲紋振動(dòng)信號(hào)頻譜分布將發(fā)生改變，產(chǎn)生諧波分量。因此，信號(hào)分量可以作為區(qū)別繞組故障與鐵芯故障的重要依據(jù)，采用聲紋振動(dòng)監(jiān)測(cè)法可實(shí)現(xiàn)繞組及鐵芯在線運(yùn)行狀態(tài)下的健康態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)與故障類型診斷。杭州國洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的節(jié)能效益分析。
3.2.3平臺(tái)層的云服務(wù)器數(shù)據(jù)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集并經(jīng)過IED/主機(jī)處理后，通過通信模塊（4G/5G無線傳輸或電力光纖專網(wǎng)）傳送至云服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)及深度計(jì)算，平臺(tái)層的操控計(jì)算機(jī)（含通過IEC61850通訊管理連接的遠(yuǎn)端）可通過瀏覽器登錄云服務(wù)器隨時(shí)隨地查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)變壓器進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)及診斷分析。云服務(wù)器采用B/S結(jié)構(gòu)（瀏覽器/服務(wù)器模式），提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的深度計(jì)算、存儲(chǔ)、瀏覽器查看等服務(wù)。
3.2GZAFV-01系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)GZAFV-01系統(tǒng)由感知層的聲紋振動(dòng)傳感器、電流傳感器、IED/主機(jī)，網(wǎng)絡(luò)層的通訊管理里，平臺(tái)層的數(shù)據(jù)（云）服務(wù)器、內(nèi)置操控及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析軟件的操控計(jì)算機(jī)、IEC61850通訊管理機(jī)等構(gòu)成。 杭州國洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)功能的多場(chǎng)景適用性。杭州國洲電力振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件界面
GZAFV-01型聲紋振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（開關(guān)設(shè)備）數(shù)據(jù)可視化和遠(yuǎn)程監(jiān)控。杭州GIS振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)
變壓器運(yùn)行時(shí)，電流通過繞組時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力引起繞組振動(dòng)，硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導(dǎo)致鐵芯振動(dòng)。由于繞組導(dǎo)體所受電動(dòng)力正比于負(fù)載電流的平方，繞組的聲紋振動(dòng)信號(hào)的基頻為100Hz。由于變壓器中磁感應(yīng)強(qiáng)度正比于加載電壓的平方，鐵芯的聲紋振動(dòng)信號(hào)的基頻也為100Hz。另外，考慮到鐵芯振動(dòng)的非線性特性，聲紋振動(dòng)信號(hào)還會(huì)包含頻率為100Hz整數(shù)倍的高次諧波。當(dāng)變壓器的繞組變形或鐵芯故障后，聲紋振動(dòng)信號(hào)頻譜分布將發(fā)生改變，產(chǎn)生諧波分量。因此，信號(hào)分量可以作為區(qū)別繞組故障與鐵芯故障的重要依據(jù)，采用聲紋振動(dòng)監(jiān)測(cè)法可實(shí)現(xiàn)繞組及鐵芯在線運(yùn)行狀態(tài)下的健康態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)與故障類型診斷。綜上所述，采用聲紋振動(dòng)法監(jiān)測(cè)變壓器OLTC、繞組及鐵芯的狀態(tài)，適用于帶電監(jiān)測(cè)/在線監(jiān)測(cè)，與變壓器無電氣連接而不影響正常運(yùn)行，有安裝方便、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。我公司結(jié)合多年技術(shù)預(yù)研儲(chǔ)備及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，成功研制出GZAFV-01型聲紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，既有固定安裝的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)式，也有便攜式的帶電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及可移動(dòng)的重癥監(jiān)護(hù)式。杭州GIS振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)
