3.3GIS中及敞开式隔离开关的监测3.3.1技术背景隔离开关是电力系统中的重要组成部分，主要用于隔离电源、承载和切断电流电路，与接地开关共同实现对高压输电线路和电气设备的控制、保护和检修。在合闸位置时，隔离开关可承载线路额定电流及在规定时间内的异常电流；在分闸位置时，隔离开关的触头间有符合要求的绝缘距离和明显的断开标志，确保检修时人员和设备的安全。然而，由于在材料、工艺、设计、安装等方面存在的问题，以及频繁动作时产生的电气老化、机械磨损等缺陷，隔离开关故障率不断升高，严重影响整个电力系统的安全稳定运行。因此，在线监测隔离开关的各项参量经过融合评价而实现故障预警，对提高隔离开关和电网的可靠性具...

3.3.2功能特点GIS中及敞开式隔离开关的机械特性监测主机/IED主要功能特点如下：Ø采用振动和电流的传感器监测隔离开关的振动及电机电流信号；Ø具有比对分析功能，可将测量数据与标准信号、历史测量信号进行横向及纵向比对分析；Ø具有诊断功能，可对隔离开关的机械状态进行诊断，上传原始数据及分析结果；Ø具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出功能，可够存储500次以上的操作数据，并具备批量处理数据功能。Ø具备振动及电机电流信号波形、包络分析、时频图谱等展示功能；Ø自动提取分合闸动作时间、电机电流的峰值和燃弧时间、电流抖动、振动高幅值关键特征、振动脉动关键特征等参量。G...

数据采集装置安装在密封箱体内，在线监测型挂壁式主机使用强力磁铁吸附在变压器/电抗器的外壁（如下图5B所示），同时采集箱外侧涂抹胶水粘合。系统各种传感器、通信模块和前端主控单元统一采用220V供电方式。采集箱外部设有5个防水接口，分别为振动传感器接入孔防水接口、电流信号防水接口、电源线缆防水接口、USB信号防水接口、采集箱进出线孔，安装防水接头、机械振动信号、电流信号引入线缆孔安装双防12-PG13.5接头、通信引入线缆采用PG16型防水接头，并内外两边涂胶处理，进入双防接头之前的线缆均套金属保护管，采集箱内部接线端子做密封保护，确保采集箱内部整体密封。什么是声学指纹振动监测？国洲电力振动监测平...

各特征参量定义如下：(1)峰值频率：频谱图中比较大幅值对应的频率值。(2)总谐波畸变率(TotalHarmonicDistortion,THD)：所有50Hz整数倍谐波分量的有效值与基频100Hz分量有效值的比值，计算公式如下：THD=i=0nVi2V1其中V1为100Hz基频分量有效值，Vi为各谐波分量有效值，i为频率索引值。正常状态下，由于100Hz基频分量为振动频谱图的主要成分，总谐波畸变率应较小；存在故障时，谐波分量增加且峰值频率发生偏移，总谐波畸变率变大。。。GZAFV-06T型便携式变压器声纹振动 监测与诊断系统原理。国洲电力振动监测性能指标5、2020年10月30日，国网公司设备...

各特征参量定义如下：(1)分合闸动作时间：驱动电机启动至停止时长，根据电机电流的变化来获取时间。(2)电机电流峰值：电流出现后的瞬态过程中，电流的***个大半波的峰值。(3)电机电流燃弧时间：电流停止末端，电流变小后又增大，直至电流归零的持续时间。(4)电流抖动：电机在驱动连杆时，电流不稳定状态称为电流抖动。(5)振动高幅值关键特征:捕获的一些振动幅值比较大的时间点。(6)振动脉动关键特征:振动信号经过小波滤波后，时域及频域的分布特性。杭州国洲电力科技有限公司变压器/电抗器振动声学指纹监测技术方案。国洲电力科技有限公司振动操作杭州国洲电力科技有限公司1)安装调试计划承诺安装调试小组将根据贵方的...

(4)时频能量分布矩阵(ATF图谱)获取声纹振动信号时频能量分布矩阵，同时反映原始信号时域、频域特性及能量分布。将信号时频分布矩阵分为6个区间，计算各区间平均值作为特征参量，用于OLTC正常状态与异常状态对比。下图13为正常状态下的声纹振动信号的时频能量矩阵。图13声纹振动信号的时频能量矩阵3.3.2绕组及铁芯运行状态分析下图14(a)为变压器运行时的绕组及铁芯声纹振动的时域信号。为更直观的分析绕组及铁芯运行状态，采用频域法分析声纹振动信号，实现变压器在线运行状态下的监测与诊断。杭州国洲电力科技有限公司振动监测报告。专注于振动系统功能特点r=i=0N-1[Xi-X][Yi-Y]i=0N-1[X...

GZAF-1000T监测系统包括便携型带电检测（分体机的如下图24C、一体机的如下图24D）、固定型在线监测（标准1U式的如下图24E、壁挂式监测单元的如下图24F）等机型。其中，便携式一体机结构轻巧，适用于高压开关的带电检测及定期检修，标准监测单元与壁挂式监测单元适用于高压开关类设备的长期在线监测与故障诊断。1、2020年10月20日，我公司荣获国网公司设备部的邀请，参与国网设备部组织的关于智慧变电站技术方案审查会，向与会的国网公司设备部、各省公司设备部及各省电科院的领导和**们做了《振动声学指纹监测技术在变电站主设备智慧型综合监测中的作用和实施方案》的汇报，荣获与会的领导和**们的高度认可...

一、概述变压器/电抗器（下文中二者皆用变压器代称）在电力系统中起到电压变换、电能分配等重要作用，其安全稳定运行对确保供电可靠性具有重要意义。变压器的绕组、铁芯和有载分接开关（On-LoadTapChanger，下文中均以OLTC代称，相关标准名除外）是变压器的重要组成部分，三者的故障率总和占变压器整体故障的70%左右，而传统预防性检修方法具有试验周期长、影响变压器正常运行、耗费人力物力等缺点。开展基于声学指纹振动（简称：声纹振动）信号的状态监测与诊断，可在在线状态下及时发现变压器OLTC、绕组及铁芯的潜在故障，并及时预警，从而延长变压器使用寿命，提高电网运行的可靠性。GZAF-1000T系列变...

3.2.2功能特点Ø具备断路器的振动、分合闸线圈和电机的电流、动静触头分合闸位移和位置等信号的监测功能；Ø具备振动、电流波形、位移曲线、压力变化等信号的记录和展示，自动计算峰值电流、电流上升速率、动作时间、动作时长、位移、分合闸位置、分合闸次数等参量；Ø监测主机/IED支持多通道信号同步和实时采集，通道数不小于8个（可定制）；Ø支持历史数据与实测数据对比分析、不同通道测量数据的横向及纵向对比功能；Ø具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出1000次以上断路器动作数据；Ø断路器每次动作后，监测主机/IED主动评价断路器运行状态，并自动上传结果。断路器典型振动和储能...

各特征参量定义如下：(1)分合闸动作时间：驱动电机启动至停止时长，根据电机电流的变化来获取时间。(2)电机电流峰值：电流出现后的瞬态过程中，电流的***个大半波的峰值。(3)电机电流燃弧时间：电流停止末端，电流变小后又增大，直至电流归零的持续时间。(4)电流抖动：电机在驱动连杆时，电流不稳定状态称为电流抖动。(5)振动高幅值关键特征:捕获的一些振动幅值比较大的时间点。(6)振动脉动关键特征:振动信号经过小波滤波后，时域及频域的分布特性。GZAF-1000T系列变压器/电抗器振动声学指纹监测系统主界面。断路器振动声纹在线监测四、功能特点4.1基本功能4.1.1支持多通道信号同步实时的采集、显示及...

变压器/电抗器在生产、运输、安装过程中或在短路电流作用下，均会使绕组及铁芯压紧程度降低，绕组及铁芯故障分别约占变压器/电抗器整体故障的36%和4%，对变压器/电抗器抗短路电流冲击能力及安全稳定运行产生巨大威胁。绕组故障主要包括绝缘老化、受潮、匝间或绕组间短路、断路及机械损伤等，以上故障类型均可能导致绕组变形。传统的绕组变形检测方法有低压脉冲法(LVI)、频率响应分析法(FRA)和短路阻抗法(SCI)，以上方法*适用于离线或停电检测。铁芯典型故障包括压铁松动、铁芯接地不良、夹件松动或损伤，常用检测方法包括绝缘电阻测试及接地电流监测。采用声学指纹法检测绕组及铁芯状态，适用于带电监测/在线监测，不影...

概述电力系统中的高压开关类设备主要包括GIS（气体绝缘金属封闭开关设备：GASinsulatedSWITCHGEAR）、敞开式断路器、GIS隔离开关、敞开式隔离开关、开关柜断路器等，各类高压开关设备的材料、工艺、设计、安装过程中的缺陷以及频繁动作极易引起机械故障，严重时更会导致电气火灾、停电等事故。现有定期检修方式的试验周期长、耗费人力物力、检修效率低等缺点，较大地影响设备正常运行。开展基于振动声学指纹监测技术的状态评价，可在在线状态下及时发现高压开关类设备的潜在故障，并及时预警，从而延长设备使用寿命，提高电网运行的可靠性。我公司以振动声学指纹监测技术为主，结合电流、行程等其他状态量，开发故障...

3.3信号分析与处理3.3.1OLTC运行状态分析OLTC动作时，典型声纹振动和驱动电机电流的信号如下图8所示。通过分解时域内典型信号区间，可有效判断分接开关驱动电机启动、分接选择器断开、分接选择器闭合、切换开关动作、驱动电机制动等动作顺序，进而分析分接开关的运行状态。然而，以上通过典型信号分析判断分接开关的运行状态需要丰富的实践经验，为方便技术人员快速完成诊断任务，需通过多种算法更直观、准确的判断开关状态。变压器声纹振动监测与诊断系统结合基于小波变换及希尔伯特变换的包络分析、基于互相关系数的重合度分析、基于小波多分辨率分解的能量分布曲线分析、基于时频分布矩阵的信号对比等多种核芯算法，实现OL...

(3)基频信号能量比（E）：100Hz基频分量时域信号能量占信号总能量的比值，计算公式如下公式2所示：公式2：基频信号能量比计算公式公式2中S1为100Hz基频分量的时域信号，Sj为原始信号，j为采样索引值。正常状态下，由于100Hz基频分量为声纹振动频谱图的主要成分，基频信号能量比应较大；存在故障时，谐波分量增加且峰值频率发生偏移，基频信号能量比变小。(4)相关系数(r)：正常状态与实时测得声纹振动信号频谱图之间的相似度，计算公式如下公式3所示：公式3：相关系数计算公式公式3中Xi和Yi分别为正常状态与实时测得声纹振动信号的频域分布，X和Y为对应信号的平均值，相关系数范围为0~1。正常运行时...

一、概述电力系统中的开关设备主要包括气体绝缘金属封闭开关设备(英文简称GIS；内部主要是断路器、隔离开关等)、敞开式开关设备（英文简称AIS；主要是高压开关、隔离开关等）、开关柜，各类开关设备材料、工艺、设计、安装过程中的缺陷以及频繁动作极易引起机械故障，严重时更会导致电气火灾、停电等事故。本章节以GIS为例做简单分析目前运行管理情况。GIS是当今输电网络中一种应用***的电气设备。通过将变电站中断路器、隔离开关、接地开关、电压/电流互感器、避雷器、连接母线、电缆终端、进出线套管等一次设备经过优化设计并有序地结合为整体，在金属壳内封装起来，设备内部充SF6气体作为灭弧和绝缘介质组成的封闭组合电...

(2)重合度对比如下图10所示，包络分析后可快速实现历史信号重合度对比分析，更直观的判断OLTC运行状态。为量化信号重合度对比，系统引入相关系数的计算。当实时采集信号包络曲线与正常状态包络曲线相关系数接近1时，实时采集的信号接近正常运行状态；当相关系数接近0时，OLTC可能存在故障。图10信号重合度分析(3)能量分布曲线基于小波变换的声纹振动信号多分辨率分析的结果如下图11所示。原始信号经8层分解后产生第8层的近似分量和第1层至第8层的详细分量，计算各层详细分量信号能量，可获得信号能量分布曲线。对比正常状态与异常状态能量分布曲线，可判断OLTC运行状态，并提取互相关系数、最大值、平均值、峰度、...

有载分接开关（OLTC）切换过程中，分接选择器动作、切换开关动作、动静触头碰撞等机械动作产生振动信号。振动信号包含触头分合状态、三相触头是否同期、触头表面是否平整、切换是否到位等信息，可反映分接开关结构磨损、卡滞、松动、变形等故障。切换过程中若储能弹簧性能发生改变或储能过程中存在机构卡塞等现象，必然伴随着电机驱动力矩的变化，从而使驱动电机电流发生变化。因此，可通过监测驱动电机电流在线检测OLTC的运行状况，且电流信号与振动声学指纹信号的结合分析，可更加有效的判断OLTC故障。杭州国洲电力科技有限公司GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测系统相关标准。高压开关振动声纹监测示意图...

具备断路器分合闸线圈电流、储能电机电流、行程、分合闸位置监测功能；具备电流波形、行程曲线、压力变化记录及展示功能，并自动计算峰值电流、电流上升速率、动作时间、动作时长、行程、分合闸位置、分合闸次数等参数；电力设备监测及诊断技术的“中国智造者”8/21监测单元支持多通道信号同步采集，通道数不小于8个；支持历史数据与实测数据对比分析、不同通道测量数据的横向及纵向对比功能；具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出1000次以上断路器动作数据；断路器每次动作后，监测单元主动评估断路器运行状态，并自动上传原始数据及分析结果。GZAF-1000T系列变压器/电抗...

3.1.2功能特性Ø采用加速度传感器监测GIS本体振动声学指纹信号，监测单元具备多个感知点开展实时的连续性或周期性的自动监测功能；Ø具备分析诊断功能：监测单元可向综合分析单元传送标准化数据、分析结果和预警信息，并接收下传的控制命令；Ø具有比对分析功能：可将监测数据与标准信号、历史监测信号进行比对分析；Ø具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出1年以上数据；Ø具备振动声学指纹信号时域波形展示、频谱分析(基频为100Hz)功能，可自动提取峰值频率、总谐波畸变率、频谱互相关系数、频率复杂度、振动平稳性、能量相似度、振动相关性等特征参量，以作为GIS运行状态分析参数，用...

3.4.2监测系统的智慧化功能Ø具备边缘计算能力，就地采集并处理振动声学指纹信号及驱动电机电流信号，完成有载分接开关信号包络、ATF等分析，完成绕组及铁芯振动信号频谱分析及参数计算，根据传输层要求统一通讯接口及数据结构，根据平台层及应用层要求上传分析结果；Ø具备实物ID管理功能，提供有载分接开关、绕组及铁芯运行状态信息链接入口，可扫码读取设备在线监测历史数据及趋势。通过扫码或RFID识别设备，读取设备ID信息，通过站内网络（4G/5G/WIFI）传输给云端服务器，向服务器请求该设备的详细信息，以及详细的运行状态，测试信息等。GZAFV-06T型便携式变压器声纹振动 监测与诊断系统结构。浙江高压...

二、遵循标准2.1GB/T4208外壳防护等级（IP代码）；2.2DL/T860变电站通信网络和系统；2.3DL/T1430变电设备在线监测系统技术导则；2.4DL/T1432.1变电设备在线监测装置检验规范第1部分：通用检验规范；2.5DL/T1498.1变电设备在线监测装置技术规范第1部分：通用技术规范；2.6DL/T1686六氟化硫高压断路器状态检修导则；2.7DL/T1687六氟化硫高压断路器状态评价导则；2.8DL/T1700隔离开关及接地开关状态检修导则；2.9Q/GDW383智能变电站技术导则；2.10Q/GDWZ414变电站智能化改造技术规范；2.11Q/GDW561输变电设备...

(2)重合度对比如下图10所示，包络分析后可快速实现历史信号重合度对比分析，更直观的判断OLTC运行状态。为量化信号重合度对比，系统引入相关系数的计算。当实时采集信号包络曲线与正常状态包络曲线相关系数接近1时，实时采集的信号接近正常运行状态；当相关系数接近0时，OLTC可能存在故障。图10信号重合度分析(3)能量分布曲线基于小波变换的声纹振动信号多分辨率分析的结果如下图11所示。原始信号经8层分解后产生第8层的近似分量和第1层至第8层的详细分量，计算各层详细分量信号能量，可获得信号能量分布曲线。对比正常状态与异常状态能量分布曲线，可判断OLTC运行状态，并提取互相关系数、最大值、平均值、峰度、...

r=i=0N-1[Xi-X][Yi-Y]i=0N-1[Xi-X]2i=0N-1[Yi-Y]2其中Xi和Yi分别为正常状态与实时测得振动信号的频域分布，X和Y为对应信号的平均值，互相关系数范围为0~1。正常运行时，相关系数应接近于1；存在故障时，信号频率分布发生改变，互相关系数减小。(4)频率复杂度(FCA)：频率复杂度的定义与信息熵类似，频率成分越复杂，对应的频率复杂度特征量越大，计算公式为：FCA=-fpfln⁡(pf)pf=EfEf=100Hz+Ef=200Hz+⋯+Ef=200Hz其中f=100,200,…,2000Hz,Ef为对应频率信号能量，pf为振动频率为f的谐波比重值。(5)振动...

3.2敞开式断路器监测3.2.1技术背景敞开式断路器在电力系统中起到保护和控制作用，它根据供电系统运行的需要来可靠地投入或切除相应的线路或电气设备，以确保系统安全运行。实现对断路器机械特性的在线监测，准确得知断路器的工作状态和故障部位，可以有效减小维护工作量，增强检修的针对性，显著提高供电系统可靠性和经济性。振动声学指纹信号、线圈分合闸电流、储能电机电流、行程及分合闸位置是断路器非常重要的参数，是衡量断路器性能优劣的重要指标。因此，通过在线监测系统准确提取振动声学指纹、分闸电流、合闸电流、储能电机电流、行程及分合闸位置特征值，对判断断路器的健康程度和工作状态诊断具有重要意义。杭州国洲电力科技有...

具备断路器分合闸线圈电流、储能电机电流、行程、分合闸位置监测功能；具备电流波形、行程曲线、压力变化记录及展示功能，并自动计算峰值电流、电流上升速率、动作时间、动作时长、行程、分合闸位置、分合闸次数等参数；电力设备监测及诊断技术的“中国智造者”8/21监测单元支持多通道信号同步采集，通道数不小于8个；支持历史数据与实测数据对比分析、不同通道测量数据的横向及纵向对比功能；具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出1000次以上断路器动作数据；断路器每次动作后，监测单元主动评估断路器运行状态，并自动上传原始数据及分析结果。杭州国洲电力科技有限公司振动声学指纹...

三、技术方案3.1系统原理变压器/电抗器振动主要包括有载分接开关切换时的瞬态振动、电流通过绕组时电动力引起的绕组振动、硅钢片的磁致伸缩及硅钢片接缝处与叠片之间的漏磁导致铁芯振动、以及冷却装置工作时的振动。其中，由冷却系统引起的基本振动频率小于100Hz，不作为变压器/电抗器声学指纹监测的分析内容。变压器/电抗器内振动信号通过绝缘油、支撑单元、加强筋结构等多种途径传播至变压器外壁，可由安装于外壁的加速度传感器测得。杭州国洲电力科技有限公司GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测系统结构。杭州智慧化功能振动费用通过扫码或RFID识别变压器/电抗器，读取ID信息，通过站内网络(4G/...