[发明专利]一种基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统

说明书

本发明公开了一种基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，通过安装于GIL通道外表面的监测设备，记录检测实际的电路传输过程中管壁所产生的振动信号图谱，并通过横向和纵向对比的方式进行GIL故障诊断，如某几个三支柱绝缘子附近振动信号异常，则可判定该隔断内有疑似对应数据库中相似图谱的故障，鉴于GIL的结构特点，这种故障检测装置不需要GIL停电，也不需要解体GIL即可进行，是可实施性高、方便且有效的排查方式；同时能够实时监测GIL运行状态，并通过无线设备将信息发送至地面监测站，确保GIL的稳定运行。解决了GIL通道检测与故障分析时，带电作业风险高，断电作业过程复杂，影响能量传输等问题。

技术领域

本发明涉及高压输电线路与在线监测技术领域，具体涉及一种基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统。

背景技术

气体绝缘金属封闭输电线路GIL)是一种采用SF6或其他气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流、长距离电力传输设备，具有输电容量大、占地少、布置灵活、可靠性高、维护量小、寿命长、环境影响的显著优点。随着近年来城市化建设的大力推进和特高压电网建设的不断发展，城市电网负荷增长、西电东输工程应用GIL在我国的使用逐渐增多。

作为传统地下电缆输电在极限容量场合和架空线在某些特殊使用场合的有效补充，以其输送容量大、损耗低、电磁辐射低、空间利用率高等优点逐渐取代传统架空输电线路与高压电缆。然而在其大规模应用过程中，作为其稳定运行的保障，GIL故障监测的方式逐渐成为了人们关注的焦点。传统的检测方式存在安全风险高，需要停电作业等问题急需解决。

在GIL的制造、运输、装配、调试和运行的过程中均有可能产生故障如局部放电、绝缘设备故障、贯穿性放电等。在排查故障与日常检修监测时由于GIL的长度较长，无法对故障位置进行及时准确定位，检修时需要将设备解体，耗费大量的人力、物力、财力，同时会耽误检修进程，造成不必要的经济损失。

目前在GIL的监测试验中，有采用振动或超声信号监测的方法来定位故障位置。然而，现有的检测装置在实际应用中还存在以下一些技术问题：

1)目前针对GIL的故障诊断研究，主要集中在放电性故障的检测技术研究上，对于基于振动信号的机械故障检测方法的相关研究还不够深入。

2)系统的各监测装置与终端之间通过光纤电缆等有线方式进行数据传输，这种方式可实现数据实时传输以及各装置之间的时间同步，但由于GIL线路过长，有线传输信号成本过高，且检修难度增大。

3)系统的各监测装置与终端之间通过无线设备进行通讯，其优点是无需光纤等特定传输线路，降低成本。检修过程中，只需对监测装置经行维护，无需对线路进行保养检修。装置故障时，更换检修容易。体积小，安装使用方便。缺点是无法实现各检测装置之间的时间同步。

4)对GIL常见故障的诊断缺乏有力的手段，无法实现在线监测与诊断，基于监测信号对GIL故障的类型及发生故障的大致位置进行判断。

发明专利内容

本发明的目的在于提供一种基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，具有结构简易、体积小、安装及使用方式简单等特点。

为实现以上目的，本发明提出了以下的技术方案：

一种基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，包括固定于被测GIL的支柱绝缘子处外壳上的振动传感器、与所述振动传感器的输出端连接的数据采集器，所述数据采集器通过无线方式连接无线网关，经由所述无线网关连接至终端计算机，所述终端计算机可通过基于支持向量机的故障识别模型来判断GIL是否存在故障，确定故障类型及进行故障定位，所述支持向量机对GIL故障进行诊断的主要步骤如下：

1)获取振动加速度信号：获取不同GIL状态下的振动加速度信号，以GIL的状态类型作为标签进行分类，相应的振动加速度信号数据作为对应的数据样本；