本发明涉及电力运维，尤其涉及一种基于振动特征值的gis谐振判断方法及系统。
背景技术：
1、气体绝缘全封闭组合电器设备(gis，gas insulated switchgear)是输电网络中一种应用广泛的高压开关设备，与传统的敞开式设备相比，gis具有占地面积小、可靠性高、环境兼容性强的优点，因此被大量使用在重要负荷、枢纽变电站中。gis的结构近似简支梁，易受系统中复杂谐波影响发生机械谐振，轻则出现异常噪声，严重时会导致结构损坏，给电网的安全运行带来严重影响。现有技术中，gis设备谐振状态的评价主要依赖作业人员在定期巡检时依据个人经验进行判断，对作业人员的经验依赖性较高，主观性较强，难度较大，因此，亟需开发一种能够客观、准确地对gis是否谐振进行判断的方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供一种基于振动特征值的gis谐振判断方法及系统，用于对gis设备的机械状态客观、准确地进行评价，有助于延长gis设备的寿命，提高电力运维的安全性。
2、本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种基于振动特征值的gis谐振判断方法，包括：
4、步骤s1，在gis设备的壳体表面设置振动测点，采用振动传感器在测振点获得时域振动信号ym(t)，m表示测振点序号；
5、步骤s2，对所述时域振动信号ym(t)预处理，获得预处理后的振动信号y1m(t)；
6、步骤s3，采用fft快速傅里叶分解计算，从所述振动信号y1m(t)提取出gis振动频谱信号y1m(f)；
7、步骤s4，基于所述gis振动频谱信号y1m(f)提取振动特征参量，并且进一步基于参考特征参量计算出状态特征参数；所述特征参量包括主频能量比、总振动熵；所述状态特征参数包括主频fmain-m、平均振动熵变化量δh及平均主频能量比变化量δpmain；
8、步骤s5，根据所述状态特征参数，并结合预设的评价标准，对gis设备的机械状态进行评价；
9、所述步骤s5具体实施为：
10、各所述主频fmain-m为100hz，所述gis振动频谱信号y1m(f)在其他频率处不存在明显振动，且满足δh∈[-5％,5％]、δpmain∈[-5％,5％]，判定gis设备的机械状态为正常；所述其他频率是指所述100hz以外的频率，所述明显振动是指振幅超过25％×100hz的振动；
11、各所述主频fmain-m为100hz，所述gis振动频谱信号y1m(f)在其他频率处存在明显振动，且满足δh∈[0％,5％]、δpmain∈[-5％,0％]，判定gis设备的机械状态为轻度谐振；
12、各所述主频fmain-m为100hz，所述gis振动频谱信号y1m(f)在其他频率处存在明显振动，且满足δh∈[5％,10％]、δpmain∈[-10％,-5％]，判定gis设备的机械状态为中度谐振；
13、各所述主频fmain-m为100hz，所述gis振动频谱信号y1m(f)在其他频率处存在明显振动，且满足δh∈[10％,15％]、δpmain∈[-15％,-10％]，判定gis设备的机械状态为重度谐振；
14、满足δh＞15％或者δpmain＜-15％中任一种情况，判定gis设备的机械状态为严重谐振；
15、各所述主频fmain-m为其他频率，且满足δh∈[-5％,5％]、δpmain∈[-5％,5％]，判定gis设备的机械状态为其他状况，需要立即研究变化原因。
16、较优地，所述预处理包括滤波、去噪及归一化处理。
17、较优地，所述参考特征参量包括参考总振动熵h(ref)及参考主频能量比pmain(ref)，为所述gis设备的历史健康状态下的特征参量或相同结构的gis设备在健康状态的特征参数；其中，当所述gis设备存在有历史健康状态下的特征参数时，优先选择历史健康状态下的特征参数作为所述参考特征参量；当不存有所述gis设备的历史健康状态下的特征参数时，选择相同结构的gis设备健康状态的特征参数作为所述参考特征参量。
18、较优地，步骤s4基于所述gis振动频谱信号y1m(f)提取振动特征参量包括：
19、所述主频fmain-m的计算过程为：
20、利用所述gis振动频谱信号y1m(f)提取出表征50ihz(i＝1,2,…,i)这i个频率对应的有效值ai，选取具有最大有效值的频率作为所述主频fmain-m；
21、总振动熵h的计算过程为：
22、
23、其中，p为总功率；h取值区间为[0,1]；
24、主频能量比pmain的计算过程为：
25、
26、其中，max(ai)代表有效值最大值，即主频fmain-m的有效值。
27、较优地，步骤s4中，状态特征参数的表达式为：
28、
29、其中，hm表示在测振点m采集信号的振动熵，表示在测振点采集信号的主频能量比；m表示测振点总数。
30、较优地，m个点的主频fmain-m通常一致；
31、当m个点的主频fmain-m不全相同时，选取主频值重复率最高的数值作为代表值执行步骤s5；
32、当m个点的主频fmain-m全不相同时，认为当前所述gis设备存在故障，需要停止运行，进行检查。
33、较优地，测点位于所述gis设备的母线筒表面，共5个，其中，1、5号点分别位于所述母线筒左端及右端，3号点位于母线筒中间部分，2号点位于1、3号点连线中点，4号点位于3、5号点连线中点。
34、本发明还提供一种基于振动特征值的gis谐振判断系统，包括一组振动传感器和上位机；振动传感器布置在gis设备的壳体表面的振动测点，用于采集信号并发送至上位机；上位机用于接收各振动传感器传输的信号、并且执行前述的方法。
35、由上述技术方案可知，本发明实施例提供的基于振动特征值的gis谐振判断方法及系统。首先在gis设备的壳体表面设置振动测点，采用振动传感器在测振点获得时域振动信号ym(t)；对时域振动信号ym(t)预处理，获得预处理后的振动信号y1m(t)；采用fft快速傅里叶分解计算，从振动信号y1m(t)提取出gis振动频谱信号y1m(f)；基于gis振动频谱信号y1m(f)提取振动特征参量，并且进一步基于参考特征参量计算出状态特征参数；特征参量包括主频能量比、总振动熵；状态特征参数包括主频fmain-m、平均振动熵变化量δh及平均主频能量比变化量δpmain；根据状态特征参数，并结合预设的评价标准，对gis设备的机械状态进行评价。与现有技术中作业人员通过观察，依据个人经验进行判断的方法相比，本发明对gis的谐振状态的评价更加客观和准确，能够对gis设备的预防性维护和故障处理提供决策支持，有助于延长gis设备的寿命，提高电力运维的安全性。
1.一种基于振动特征值的gis谐振判断方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于振动特征值的gis谐振判断方法，其特征在于，所述预处理包括滤波、去噪及归一化处理。
3.如权利要求2所述的基于振动特征值的gis谐振判断方法，其特征在于，所述参考特征参量包括参考总振动熵h(ref)及参考主频能量比pmain(ref)，为所述gis设备的历史健康状态下的特征参量或相同结构的gis设备在健康状态的特征参数；其中，当所述gis设备存在有历史健康状态下的特征参数时，优先选择历史健康状态下的特征参数作为所述参考特征参量；当不存有所述gis设备的历史健康状态下的特征参数时，选择相同结构的gis设备健康状态的特征参数作为所述参考特征参量。
4.如权利要求3所述的基于振动特征值的gis谐振判断方法，其特征在于，步骤s4基于所述gis振动频谱信号y1m(f)提取振动特征参量包括：
5.如权利要求3所述的基于振动特征值的gis谐振判断方法，其特征在于，步骤s4中，状态特征参数的表达式为：
6.如权利要求1所述的基于振动特征值的gis谐振判断方法，其特征在于：
7.如权利要求1所述的基于振动特征值的gis谐振判断方法，其特征在于，测点位于所述gis设备的母线筒表面，共5个，其中，1、5号点分别位于所述母线筒左端及右端，3号点位于母线筒中间部分，2号点位于1、3号点连线中点，4号点位于3、5号点连线中点。
8.一种基于振动特征值的gis谐振判断系统，其特征在于，包括一组振动传感器和上位机；所述振动传感器布置在gis设备的壳体表面的振动测点，用于采集信号并发送至所述上位机；所述上位机用于接收各所述振动传感器传输的信号、并且执行权利要求1-7任一所述的方法。
