高压开关柜结构及其不合理设计异常噪声诊断方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种高压开关柜结构及其不合理设计异常噪声诊断方法、系统及介质，本发明专利技术诊断方法包括在被检测高压开关柜噪声异常时采集被检测高压开关柜的振动测点的振动信号；对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱；将振动信号频谱、被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱进行对比判断被检测高压开关柜异常噪声产生原因是否为结构不合理设计缺陷。本发明专利技术能够提前发现导致高压开关柜异常噪声的潜在运行缺陷，具有成本低、安全性高、测试方便、无需改变高压开关柜运行方式的优点，能够用于高压开关柜运行装置检测，提高高压开关柜的安全运行水平。

High Voltage Switchgear Structure and Its Unreasonable Design Abnormal Noise Diagnosis Method, System and Media

【技术实现步骤摘要】
高压开关柜结构及其不合理设计异常噪声诊断方法、系统及介质
本专利技术涉及高压开关柜故障诊断领域，具体涉及一种高压开关柜结构及其不合理设计异常噪声诊断方法、系统及介质。
技术介绍
高压开关柜是连接变压器与用户的关键设备，一旦发生故障将导致大面积停电事故，造成严重的经济损失和社会影响。由于电动力的作用，高压开关柜在运行过程中产生振动与噪声。当负载电流较高、负载谐波含量较重、开关柜结构设计不合理、内部结构部件松动时，高压开关柜振动与噪声将发生异常。若高压开关柜长期保持异常振动运行，容易导致其内部部件松动、接触裂化以及局部放电等严重缺陷，严重威胁电力系统的安全运行。目前，主要采用红外测温、局部放电检测方法对开关柜故障进行检测，主要用于诊断开关柜内部接触不良、绝缘受损等问题，但上述问题发生时开关柜运行状态已经较为恶劣，此时缺陷已经形成。因此，上述检测方法存在一定的滞后性，不能在缺陷形成早期发现。除此之外，上述检测方法设备成本较高，且难以发现因开关柜设计缺陷导致的结构共振问题，无法对共振位置、频率、原因进行有效判别。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种高压开关柜结构及其不合理设计异常噪声诊断方法、系统及介质，本专利技术通过检测高压开关柜噪声正常与异常时的振动信号，根据频谱差异分析异常噪声产生原因，能够提前发现导致高压开关柜异常噪声的潜在运行缺陷，具有成本低、安全性高、测试方便、无需改变高压开关柜运行方式的优点，能够用于高压开关柜运行装置检测，提高高压开关柜的安全运行水平。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法，实施步骤包括：1）在被检测高压开关柜噪声异常时采集被检测高压开关柜的振动测点的振动信号；2）对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱；3）将振动信号频谱、被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱进行对比判断被检测高压开关柜异常噪声产生原因是否为结构不合理设计缺陷。优选地，步骤1）中被检测高压开关柜的振动测点位于高压开关柜三相母线排与穿板套管对应位置。优选地，步骤1）中振动信号时采样频率高于40kHz。优选地，步骤2）中对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱具体是指采用傅里叶变换方法对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱。优选地，步骤3）的详细步骤包括：将振动信号频谱、被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱的各个频率分量幅值与分布变化进行对比，若出现12kHz范围内的50Hz及其整数倍谐频分量幅值的整体大幅提高，且未见50Hz倍频以外的频率成分则判定被检测高压开关柜异常噪声产生原因为结构不合理设计缺陷。优选地，步骤3）中被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱的标定步骤包括：在被检测高压开关柜噪声正常时采集被检测高压开关柜的振动测点的振动信号，对振动信号进行频谱分析得到被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频。优选地，步骤3）中判断被检测高压开关柜异常噪声产生原因为结构不合理设计缺陷后，在判定被检测高压开关柜异常噪声产生原因为结构不合理设计缺陷的情况下还包括针对被检测高压开关柜进行有限元分析验证的步骤，详细步骤包括：S1）针对被检测高压开关柜建立有限元数值分析模型；S2）通过有限元数值分析模型进行有限元分析获得开关柜振动分布情况，通过施加与实际运行负载电流相同的边界条件，计算得出不同谐波电流及其组合作用下被检测高压开关柜的各个振动频率分量幅值与分布变化；S3）将被检测高压开关柜的各个振动频率分量幅值与分布变化、步骤2）对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱的各个振动频率分量幅值与分布变化进行比较，如果两者一致则验证判定被检测高压开关柜异常噪声产生原因为结构不合理设计缺陷。本专利技术还提供一种高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程以执行本专利技术前述高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法的步骤。本专利技术还提供一种高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断系统，包括计算机设备，该计算机设备的存储介质上存储有被编程以执行本专利技术前述高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法的计算机程序。本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程以执行本专利技术前述高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法的计算机程序。本专利技术还提供一种高压开关柜，包括高压开关柜本体，还包括计算机设备，所述高压开关柜本体上安装有加速度计，所述加速度计的输出端和计算机设备相连，该计算机设备被编程以执行本专利技术前述高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法的步骤；或者该计算机设备的存储介质上存储有被编程以执行本专利技术前述高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法的计算机程序。和现有技术相比，本专利技术具有下述优点：本专利技术通过检测高压开关柜噪声正常与异常时的振动信号，根据频谱差异分析异常噪声产生原因，能够提前发现导致高压开关柜异常噪声的潜在运行缺陷，具有成本低、安全性高、测试方便、无需改变高压开关柜运行方式的优点，能够用于高压开关柜运行装置检测，提高高压开关柜的安全运行水平。附图说明图1为本专利技术实施例方法的基本流程示意图。图2为本专利技术实施例方法开关柜振动测点布置示意图。图3为本专利技术实施例方法开关柜噪声正常时的振动信号频谱图。图4为本专利技术实施例方法开关柜噪声异常时的振动信号频谱图。图5为本专利技术实施例方法开关柜噪声正常与异常时的振动信号频谱对比图。具体实施方式如图1所示，本实施例高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法的实施步骤包括：1）在被检测高压开关柜噪声异常时采集被检测高压开关柜的振动测点的振动信号；2）对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱；3）将振动信号频谱、被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱进行对比判断被检测高压开关柜异常噪声产生原因是否为结构不合理设计缺陷。本实施例中，步骤1）中被检测高压开关柜的振动测点位于高压开关柜三相母线排与穿板套管对应位置，原因在于开关柜外壳表面与三相母线排与穿板套管对应位置磁通密度相对较大，感应出的电动力最强，此处振动信号的灵敏度最高。如图2所示，本实施例中，步骤1）选择在高压开关柜三相母线排与穿板套管（如图2中标号6所示）对应位置布置5个振动测点（如图2中标号1～5所示），可根据需要选择其中某个振动测点。本实施例中，步骤1）中采集被检测高压开关柜的振动测点的振动信号时采样频率高于40kHz。由于可听声范围位于20～20kHz，为了能够还原高频振动信号，数据采集模块的采样频率不能低于40kHz。本实施例中，步骤2）中对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱具体是指采用傅里叶变换方法对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱。为了便于对比振动信号频谱，本实施例中采用傅里叶变换方法对高压开关柜噪声正常与异常时的振动信号进行频谱分析，且频谱中的频率分辨率相同，开关柜噪声正常与异常时的振动信号频谱分布分别如图3与图4所示。正常情况下，振动加速度最大值位于4号测点，数值为2.22m/s2；3号测点加速度值最小，数值为0.98m/s2。开关柜振动频率较为单一，主要集中在100Hz，含有少量的200Hz、300Hz等50Hz偶数倍频率成分。相对于正常情况，异常振动时域波形更为不规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法，其特征在于实施步骤包括：1）在被检测高压开关柜噪声异常时采集被检测高压开关柜的振动测点的振动信号；2）对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱；3）将振动信号频谱、被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱进行对比判断被检测高压开关柜异常噪声产生原因是否为结构不合理设计缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法，其特征在于实施步骤包括：1）在被检测高压开关柜噪声异常时采集被检测高压开关柜的振动测点的振动信号；2）对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱；3）将振动信号频谱、被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱进行对比判断被检测高压开关柜异常噪声产生原因是否为结构不合理设计缺陷。2.根据权利要求1所述的高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法，其特征在于，步骤1）中被检测高压开关柜的振动测点位于高压开关柜三相母线排与穿板套管对应位置。3.根据权利要求1所述的高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法，其特征在于，步骤1）中振动信号时采样频率高于40kHz。4.根据权利要求1所述的高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法，其特征在于，步骤2）中对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱具体是指采用傅里叶变换方法对振动信号进行频谱分析得到振动信号频谱。5.根据权利要求1所述的高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法，其特征在于，步骤3）的详细步骤包括：将振动信号频谱、被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱的各个频率分量幅值与分布变化进行对比，若出现12kHz范围内的50Hz及其整数倍谐频分量幅值的整体大幅提高，且未见50Hz倍频以外的频率成分则判定被检测高压开关柜异常噪声产生原因为结构不合理设计缺陷。6.根据权利要求1所述的高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断方法，其特征在于，步骤3）中被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频谱的标定步骤包括：在被检测高压开关柜噪声正常时采集被检测高压开关柜的振动测点的振动信号，对振动信号进行频谱分析得到被检测高压开关柜噪声正常时振动信号的振动信号频。7.根据权利要求1所述的高压开关柜结构不合理设计异常噪声诊断...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓文，卢铃，曹浩，胡胜，彭继文，周年光，吕建红，黄韬，周卫华，叶会生，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43