本發(fā)明涉及電力設備技術領域，具體涉及一種基于振動法判斷氣體絕緣組合電器密封圈是否出現(xiàn)松動的方法，還涉及一種基于此方法的測試裝置。

背景技術：

相比于敞開式組合電器，氣體絕緣組合電器（簡稱gis）具有占地面積小，可靠性高，絕緣性能好，維護工作量少等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中應用的越來越多。隨著使用年限的增加，其故障情況越來越多，gis的故障主要分為絕緣故障和機械故障。目前，國內外關于gis故障的研究主要集中在絕緣類故障中，且相對成熟，對于機械類故障的研究相對較少。

振動是電力設備的一項固有特性，既能反映機械故障引起的低頻振動，也能反映絕緣故障引起的高頻振動。所以，基于振動法檢測gis設備的機械故障具有一定的研究意義。振動法檢測過程中，通過安裝在gis設備外殼上的振動加速度傳感器實時監(jiān)測gis設備的運行狀態(tài)。所以，在用振動法檢測設備的狀態(tài)時，通過振動加速度傳感器獲得的振動信號尤為重要。

在gis設備的機械故障中，密封圈松動是比較常見的一種現(xiàn)象。gis設備的密封性是保證gis設備安全運行的重要環(huán)節(jié)，若密封效果不好會導致sf6氣體泄漏，壓力下降，從而造成gis的致命故障。

目前，對于gis設備的密封圈松動故障，還沒有確切的方法，所以，對于密封圈松動的檢測診斷顯得尤為重要，而尋找一種有效快速的判斷方法具有必要的實用價值。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種基于振動法判斷gis密封圈松動的方法及測試裝置，先測量gis密封圈的振動信號獲得對應的各階固有頻率，選取最大導納對應的固有頻率作為故障特征量，以此故障特征量來判斷gis密封圈是否松動。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于振動法判斷gis密封圈松動的方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟s1，獲取gis密封圈緊固時的固有頻率，將此固有頻率作為參考固有頻率；

步驟s2，實時測量gis密封圈的振動信號，對振動信號進行固有頻率分析，選取最大導納對應的固有頻率作為故障特征量；

步驟s3，將此故障特征量與參考固有頻率進行比較，若故障特征量減小，則判斷此gis密封圈出現(xiàn)松動故障。

進一步的，在gis密封圈表面設有若干個振動信號測點。

進一步的，此振動信號采用振動加速度傳感器測量，此振動加速度傳感器設置在gis密封圈表面邊緣處。

相應的，本發(fā)明還提供了一種采用上述方法判斷gis密封圈松動的測試裝置，其特征是，包括參考固有頻率獲取模塊、振動信號測量模塊、故障特征量提取模塊和密封圈松動判斷模塊；

參考固有頻率獲取模塊，獲取gis密封圈緊固時的固有頻率，將此固有頻率作為參考固有頻率，傳遞至密封圈松動判斷模塊；

振動信號測量模塊，實時測量gis密封圈的振動信號，并將此振動信號傳遞至故障特征量提取模塊；

故障特征量提取模塊，對振動信號進行固有頻率分析，選取最大導納對應的固有頻率作為故障特征量，并將此故障特征量傳遞至密封圈松動判斷模塊；

密封圈松動判斷模塊，將故障特征量與參考固有頻率進行比較，若故障特征量減小，則判斷此gis密封圈出現(xiàn)松動故障。

進一步的，在gis密封圈表面設有若干個振動信號測點。

進一步的，此振動信號采用振動加速度傳感器測量，此振動加速度傳感器設置在gis密封圈表面邊緣處。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：本發(fā)明通過gis密封圈的振動信號獲取對應的各階固有頻率，并選取最大導納對應的固有頻率作為故障特征量，依據此故障特征量與參考固有頻率的對比，來判斷gis密封圈是否出現(xiàn)松動，若減小，則出現(xiàn)松動故障，且減小的幅度越大，則密封圈松動越嚴重。本發(fā)明方法簡單，易實現(xiàn)，為氣體絕緣組合電器的可靠運行提供了一定的保障。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例中測試裝置示意圖；

圖3是圖2中測試裝置的振動信號測點的分布示意圖；

圖4是圖2中測試裝置的試驗過程流程圖；

圖5是圖2中測試裝置松動一個螺栓時故障特征量與松動程度的關系圖；

圖6是圖2中測試裝置松動所有螺栓時故障特征量與松動程度的關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于振動法判斷gis密封圈松動的方法，包括以下步驟：

步驟s1，獲取gis密封圈緊固時的固有頻率，將此固有頻率作為參考固有頻率；

步驟s2，在gis設備使用一段時間后，實時測量gis密封圈的振動信號，對振動信號進行固有頻率分析，選取最大導納對應的固有頻率作為故障特征量；

步驟s3，將故障特征量與參考固有頻率進行比較，若故障特征量減小，則判斷此gis密封圈出現(xiàn)松動故障。

本發(fā)明通過gis密封圈的振動信號獲取對應的各階固有頻率，并選取最大導納對應的固有頻率作為故障特征量，依據此故障特征量與參考固有頻率的對比，來判斷gis密封圈是否出現(xiàn)松動，若減小，則出現(xiàn)松動故障，且減小的幅度越大，則密封圈松動越嚴重。

為了驗證本發(fā)明方法的有效性，進行以下測試試驗。判斷gis密封圈松動的測試裝置包括振動加速度傳感器、沖擊力錘和數據采集儀，具體參見圖2。振動加速度傳感器安裝在密封圈外殼周圍，用于采集gis密封圈表面的振動信號，其型號為ca-yd-182（靈敏度為20mv/g）。沖擊力錘是用來進行對gis密封圈的進行激振試驗，并且選取gis密封圈的中心點作為敲擊點。數據采集儀可以對加速度信號、電壓、電流信號等進行采集，內部帶有多種濾波器，可對信號進行簡單處理。

在本試驗中，在密封圈周圍安裝4個振動加速度傳感器，對應的4個振動測點，振動加速度傳感器的安裝位置如圖3所示，其中1、2、3號測點均位于密封圈表面，4號測點位于密封圈背面（位于1號測點的背面，在此圖中沒有示出）。

gis的密封效果取決于罐體的焊接質量以及密封圈的制造、安裝和法蘭密封面的對接，而密封面對接情況與螺栓的緊固程度密切相關。因此本測試試驗中，采用松動螺栓來調節(jié)gis密封圈的不同程度松動。如圖4所示，具體試驗過程為：

（1）在gis密封圈上設置不同程度的松動，密封圈松動實驗是通過設置螺母松動來實現(xiàn)的，比如松動螺母的個數、長度不同；

記松動螺母之前，即所有螺母均緊固的正常情況為情況a，并選取此情況a下的gis密封圈的固有頻率作為參考固有頻率。此gis密封圈緊固時的固有頻率可以是從gis設備提供的技術參數中獲取，也可以是采用上述振動加速度傳感器測量得到。本實例先松動一個螺母，并且松動長度為2mm和5mm（記為情況b和情況c）；然后松動所有螺母，且松動長度分別為2mm和5mm（記為情況d和情況e）。

（2）對于每一種情況，即螺母松動的個數和長度處于某一狀態(tài)時，用沖擊力錘敲擊密封圈的中心位置進行激振試驗，在密封圈周圍設有對應的4個振動測點，獲得每個測點的振動信號。并且試驗中對同種狀態(tài)進行3次實驗，是取3次實驗的平均值作為此狀態(tài)下的試驗結果，目的是避免單次實驗存在偶然因素的影響，使實驗結果更具說服力，提高測量精度。

（3）對于不同測點測得的振動信號，對其進行固有頻率分析，獲得每種狀態(tài)下各個測點的固有頻率特性響應曲線，根據共振原理獲得密封圈的各階固有頻率（即通過輸入的力信號和測得的振動信號進行傳函分析，得到各階固有頻率）；

（4）通過觀察分析，密封圈松動故障對于低階固有頻率的影響特征并不明顯，特選取最大導納ymax所對應的固有頻率（記為fm）作為故障特征量進行比較；繪制出不同情況下各測點振動信號的fm與密封圈松動程度對應關系的折線圖，分別如圖5和圖6所示。

圖5和圖6分別為松動一個螺母以及所有螺母全松所對應的固有頻率隨松動程度的變化關系，并且對1、2、3、4號測點均進行分析。觀察圖5和圖6的折線圖，當密封圈處于正常狀態(tài)時，即沒有螺母松動，其導納最大值處對應的固有頻率為2010hz左右，當螺母出現(xiàn)松動故障時，導納最大值所對應的固有頻率均減小。若僅有一個螺母松動時（圖5），對應的固有頻率隨著松動程度的增加而降低，但是變化并不是很明顯；若所有螺母全部松動，導納最大值對應的固有頻率下降的比較明顯。

比較圖5和圖6，密封圈表面螺母松動的個數和松動的長度都會使得最大導納對應的固有頻率降低，松動的個數越多、松動的長度越長，這種現(xiàn)象變化的就會越明顯。

因此選取最大導納對應的固有頻率作為故障特征量，將其與參考固有頻率（正常情況，即情況a）進行比較，可以判斷氣體絕緣組合電器是否發(fā)生松動故障。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。