【摘要】：氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear,GIS)是電力系統(tǒng)核心設(shè)備之一,它的安全可靠運(yùn)行是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保障。據(jù)統(tǒng)計(jì),機(jī)械故障是GIS發(fā)生最多的故障,約占各類別故障的39%。因此,對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行有效地識(shí)別與診斷一直是研究人員關(guān)心的研究方向。由于GIS振動(dòng)噪聲信號(hào)與其機(jī)械狀態(tài)緊密相關(guān),包含了豐富的本體機(jī)械狀態(tài)以及故障信息,所以廣泛地用于設(shè)備機(jī)械狀態(tài)診斷中。而GIS的聲成像特性更是因?yàn)榕c電力系統(tǒng)之間沒有直接的電氣聯(lián)系,可以實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量,不易受電磁干擾;包含整體的振動(dòng)特征,能夠避免GIS不同位置的振動(dòng)不同。因此,研究基于聲成像系統(tǒng)的GIS機(jī)械故障診斷技術(shù)對(duì)于提高GIS運(yùn)維水平以及保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分深遠(yuǎn)的意義。本文在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭建了GIS工頻電流加載系統(tǒng),開發(fā)了基于聲強(qiáng)測(cè)量的聲成像試驗(yàn)裝置。根據(jù)GIS組成及結(jié)構(gòu)提出了100Hz及其倍頻振動(dòng)來源,分析了GIS振動(dòng)的傳播路徑,并建立了聲輻射模型。結(jié)合試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析以及有限元仿真分析,得到了GIS母線筒的固有頻率、振型、阻尼比等參數(shù),獲得了母線筒的固有機(jī)械特性。試驗(yàn)研究了在不同電流大小和不同測(cè)量位置的GIS聲振特性。本文介紹了聲學(xué)成像技術(shù)的三種成像方法,其中波束形成法成像采用遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量,得到的聲像分辨率較差,對(duì)于聲場(chǎng)細(xì)微變化的描述能力較弱,因而較適合于遠(yuǎn)距離多臺(tái)設(shè)備的監(jiān)控;近場(chǎng)聲全息成像則由于其測(cè)量面靠近聲源面,能夠保留倏逝波成分,使聲場(chǎng)重建精度不受波長(zhǎng)限制,因而能夠描述聲源的微弱變化,更適用于近場(chǎng)設(shè)備的多故障精細(xì)診斷;聲強(qiáng)掃描法成像的優(yōu)點(diǎn)則是隨著網(wǎng)格密度加大測(cè)量精度可相應(yīng)提高,聲強(qiáng)具有方向特性,可屏蔽其它方向的背景噪聲能夠在復(fù)雜聲環(huán)境下對(duì)被測(cè)對(duì)象的聲音大小和分布做精確測(cè)量。利用建立的工頻電流加載系統(tǒng)和聲成像試驗(yàn)裝置,對(duì)不同機(jī)械缺陷下的GIS聲成像特性進(jìn)行試驗(yàn)研究,得到了地腳螺栓松動(dòng)、絕緣盆螺栓松動(dòng)、隔離開關(guān)接觸不良時(shí)的聲成像特性。根據(jù)不同缺陷下的聲成像特性,利用站于灰度共生矩陣的圖像處理方法,提取聲成像云圖中的特征值,總結(jié)各特征值的變化規(guī)律,提出了以能量、熵、對(duì)比度、相關(guān)性、逆差距為主要參考量的GIS機(jī)械故障診斷方案。研究結(jié)果表明,對(duì)于母線筒處的故障,可以利用相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn)差、對(duì)比度的均值和對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)差區(qū)別絕緣盆螺栓松動(dòng)和地腳螺栓松動(dòng);對(duì)于在隔離開關(guān)處的故障,利用對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)差和對(duì)比度的均值可以診斷是否出現(xiàn)了GIS設(shè)備隔離開關(guān)接觸不良。
【圖文】：

陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑開關(guān)和接地開關(guān)出現(xiàn)故障的概率逐漸增加，，故障率遠(yuǎn)大于其他部件。逡逑在運(yùn)行過程中，一旦ＧＩＳ的機(jī)械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了故障，很有可能給電網(wǎng)帶來異常逡逑嚴(yán)重的影響和危害，因此，加強(qiáng)對(duì)ＧＩＳ設(shè)備機(jī)械性故障的檢測(cè)與分析是保證設(shè)備逡逑安全的必要手段。逡逑

（１）三相分體式Ｇ１Ｓ逡逑為了分析三相分體式Ｇ丨Ｓ外殼在電磁力作川下產(chǎn)生的振動(dòng)，作出三相分體式逡逑ＧＩＳ沿軸向的剖面圖，剖面圖如圖２－１所示。當(dāng)交變電流流過Ｇ１Ｓ的導(dǎo)電桿T，逡逑ＧＩＳ的外殼中感應(yīng)出渦流。由于外殼內(nèi)側(cè)與外側(cè)受到的力具有相同的性質(zhì)，儀計(jì)逡逑算ＧＩＳ外殼外側(cè)的電磁力Ｆ１和Ｆ４。逡逑個(gè)＾逡逑Ｘ邋Ｘ邋Ｘ邋Ｘ邋Ｘ邋Ｘ＾Ｘ－＾Ｘ＾ＸＸＸ逡逑Ｘ邋Ｘ邋Ｘ邐ＸＸ邋Ｘ邋Ｘ邋Ｘ邋Ｘ邋Ｘ邋＾逡逑ｆ邋ｈｉ邐ｓ逡逑—ｓ逡逑Ｊ個(gè)ｒ逡逑？邋？邐４廉邋ｔ邋埵邋？？暴邋？馨邋＾逡逑邐？邋？邋－ｆｔ逡逑“，５逡逑圖２－１Ｇ１Ｓ氣審剖面閣逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｃｕｔａｗａｙ邋ｖｉｅｗ邋ｏｆ邋ＧＩＳ邋ｇａｓ邋ｃｈａｍｂｅｒ逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O429;TM595

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2634385