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基于奇异谱分析与决策树的GIS振动缺陷检测方法研究 被引量:3
1
作者 杨景刚 赵科 +5 位作者 腾云 李洪涛 李玉杰 肖焓艳 马径坦 张磊 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期33-42,共10页
针对气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)在运行过程中出现的异常振动问题,文中提出了基于奇异谱分析与梯度提升决策树的GIS振动缺陷检测方法。首先通过加速度传感器采集GIS在不同状态下运行的振动信号,采用奇异谱分析的方... 针对气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)在运行过程中出现的异常振动问题,文中提出了基于奇异谱分析与梯度提升决策树的GIS振动缺陷检测方法。首先通过加速度传感器采集GIS在不同状态下运行的振动信号,采用奇异谱分析的方法处理所获信号,并提取信号的主导分量,再通过时域分析和频域分析方法提取主导分量的特征参量,最后基于梯度提升决策树算法对特征进行递归与分类分析,建立了缺陷诊断模型以得到最终的GIS振动缺陷检测结果。该方法应用在实验室GIS,成功识别出了屏蔽罩松动与地脚螺栓松动两种缺陷。文中重点对所述方法及其应用进行了详细的介绍,为电气设备的故障检测研究提供了参考。 展开更多
关键词 GIS 奇异谱分析 梯度提升决策树 缺陷检测 特征提取
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基于振动原理的GIS隔离开关触头接触状态检测技术 被引量:65
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作者 刘媛 杨景刚 +3 位作者 贾勇勇 宋思齐 吴邦 李军浩 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1591-1599,共9页
机械性缺陷是导致气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备故障的主要原因之一,然而目前还未见现场可用的GIS机械故障检测装置及机械缺陷评估方法。为此,首先对GIS机械振动机理及检测方法进行了研究,采用振动加速度传感器作为传感器件,研制了GIS... 机械性缺陷是导致气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备故障的主要原因之一,然而目前还未见现场可用的GIS机械故障检测装置及机械缺陷评估方法。为此,首先对GIS机械振动机理及检测方法进行了研究,采用振动加速度传感器作为传感器件,研制了GIS振动信号检测装置;在此基础上,在实验室搭建了550 kV GIS机械振动检测实验平台,构建了GIS隔离开关触头接触不良缺陷,并辅以回路电阻测试仪量化触头的接触状态,采用自主研发的振动信号检测装置对不同接触程度的GIS进行振动检测;最后对异常振动信号特征量提取方法及触头接触状态评估技术进行了研究。研究结果表明:正常运行时,GIS外壳存在频率为100 Hz的机械振动信号,且水平方向的振动幅值稍大于竖直方向;隔离开关触头接触不良时,振动信号频域谱(FDS)在50 Hz与200 Hz频率点出现明显的振动信号,可将100 Hz频率对应的幅值作为基频幅值,50 Hz和200 Hz频率点处的幅值与基频幅值的比值k50和k200作为特征量,表征隔离开关的接触状态。当k200>0.2且0.1<k50<0.3时,可认为离开关触头接触不良;当k200>0.5且k50>0.2时,可认为触头存在严重机械缺陷。 展开更多
关键词 振动信号 机械缺陷 GIS隔离开关 接触状态 幅频特性 振动检测装置
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GIS屏蔽罩松动状态特性仿真及试验分析
3
作者 刘咏飞 黄强 +4 位作者 赵科 杨景刚 高山 施景垒 鲁露 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期19-26,共8页
机械类缺陷是GIS设备运行阶段的常见缺陷之一。针对机械缺陷导致GIS异常振动问题开展机理研究,能够有效排查现场设备故障隐患。文中首先通过有限元建模,对某126 kV三相共体式GIS运行时可能出现的屏蔽罩松动缺陷进行仿真,探究设备在缺陷... 机械类缺陷是GIS设备运行阶段的常见缺陷之一。针对机械缺陷导致GIS异常振动问题开展机理研究,能够有效排查现场设备故障隐患。文中首先通过有限元建模,对某126 kV三相共体式GIS运行时可能出现的屏蔽罩松动缺陷进行仿真,探究设备在缺陷状态下的异常振动机理及特征。其次,分别对建立的GIS正常模型和屏蔽罩松动模型进行磁固耦合仿真,通过后处理获得了筒体上的振动结果。最后,搭建了同一型号的GIS试验平台进行了缺陷模拟试验,对相同缺陷状态下GIS运行振动信号进行了检测分析。结果表明,文中所分析的126 kV GIS设备内部出现屏蔽罩松动缺陷时,振动信号中的主频会发生偏移,300 Hz特征频率明显增大,仿真和试验一致性较好。文中的研究成果可用于GIS屏蔽罩松动缺陷下的振动信号异常判断,采用的数值仿真及试验模型相结合的分析方法也可为更多缺陷类型研究提供思路。 展开更多
关键词 三相共体式GIS 异常机械振动 屏蔽罩松动 振动仿真
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基于声学可视化的GIS击穿定位系统研制及应用 被引量:1
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作者 赵科 马径坦 +3 位作者 杨景刚 高山 刘咏飞 王枭 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第9期89-95,共7页
针对传统GIS耐压击穿定位方法精度不高、测点布置工作繁杂等问题,开展了基于声学可视化技术的GIS击穿定位方法研究。通过对声学可视化击穿定位原理的深入分析,确定了声学可视化击穿定位系统的总体设计方案,研制了高度一体式的声学可视... 针对传统GIS耐压击穿定位方法精度不高、测点布置工作繁杂等问题,开展了基于声学可视化技术的GIS击穿定位方法研究。通过对声学可视化击穿定位原理的深入分析,确定了声学可视化击穿定位系统的总体设计方案,研制了高度一体式的声学可视化定位装置,并基于定位分析流程开发了流程化的定位监控软件,整个定位系统通过无线方式组网,并采用非接触式布置方案,极大提高了现场测试效率。通过试验现场应用,验证了该定位系统能够有效实现GIS耐压击穿定位,可视化的定位结果具有较高的定位精度。 展开更多
关键词 GIS 耐压击穿定位 声学可视化检测 传声器阵列 波束形成
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13X分子筛对C_(4)F_(7)N混合气体碳氟分解产物吸附性能研究
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作者 杨景刚 丁然 +5 位作者 赵科 高山 肖焓艳 卞超 田双双 王毅 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期20-26,共7页
环保绝缘气体C_(4)F_(7)N具有优异的绝缘性能,与缓冲气体CO_(2)混合后具有在气体绝缘设备中运用的潜力。选择合适吸附材料对C_(4)F_(7)N混合气体分解产物吸附处理,可保证环保绝缘气体设备的安全稳定运行。文中通过气体吸附实验探究了13... 环保绝缘气体C_(4)F_(7)N具有优异的绝缘性能,与缓冲气体CO_(2)混合后具有在气体绝缘设备中运用的潜力。选择合适吸附材料对C_(4)F_(7)N混合气体分解产物吸附处理,可保证环保绝缘气体设备的安全稳定运行。文中通过气体吸附实验探究了13X分子筛对C_(4)F_(7)N混合气体主要4种碳氟分解产物的吸附性能,并分析其对主要气体C_(4)F_(7)N和CO_(2)体积分数的影响。通过观测吸附实验后各碳氟分解产物体积分数变化,进而对13X分子筛关于开断实验后的混合气体吸附性能进行评估。实验结果表明13X分子筛对C_(3)F_(6)和C_(3)F_(8)有较强吸附性能,吸附效率高达89%以上,但对C_(2)F_(6)和CF_(4)吸附能力较差,CF_(4)吸附效果不明显另外,实验后主气成分C_(4)F_(7)N和CO_(2)的体积分数会受到一定影响。混合气体吸附实验中,13X分子筛对C_(3)F_(6)和C_(3)F_(8)表现出一定的吸附能力,但没有单一气体吸附效率高,可以通过增加分子筛的使用量来吸附处理混合气体中C_(3)F_(6)和C_(3)F_(8)分解产物。 展开更多
关键词 C_(4)F_(7)N混合气体 碳氟分解产物 13X分子筛 气体吸附实验
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分子筛物理结构和化学改性对C_(4)F_(7)N及其分解产物吸附特性的影响 被引量:2
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作者 肖焓艳 李洪涛 +6 位作者 丁然 赵科 高山 卞超 田双双 刘伟豪 罗韦丰 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2024年第9期26-36,共11页
新型环保绝缘介质C_(4)F_(7)N混合气体在长期过热和局部放电条件下会发生分解,部分分解产物不仅影响气体绝缘开关柜稳定运行,还对人身安全造成危害。因此设备内部需要配有吸附材料对分解产物进行吸附处理。分子筛种类繁多且具有离子改... 新型环保绝缘介质C_(4)F_(7)N混合气体在长期过热和局部放电条件下会发生分解,部分分解产物不仅影响气体绝缘开关柜稳定运行,还对人身安全造成危害。因此设备内部需要配有吸附材料对分解产物进行吸附处理。分子筛种类繁多且具有离子改性空间,被视为最有潜力处理C_(4)F_(7)N分解产物的吸附材料。本文通过分子动力学计算探究了11种纯硅型分子筛(3种具有笼道结构特征,8种具有孔道结构特征)对C_(4)F_(7)N及其分解产物的吸附等温线及吸附位。然后基于密度泛函理论(DFT)得到了阳离子(H^(+)、Na^(+)、Mn^(2+)和Fe^(2+))改性后ZSM分子筛对C_(4)F_(7)N及其分解产物的吸附能、电子转移以及态密度等参数。分子动力学结果表明,分子筛拓扑结构、气体分子与分子筛窗口尺寸大小等特性是影响吸附过程的重要因素。密度泛函计算结果表明,Mn^(2+)离子和Fe^(2+)离子改性可以有效提升ZSM分子筛对C_(4)F_(7)N分解产物的吸附效果,且吸附过程为化学吸附。吸附时,C_(4)F_(7)N的主要作用位点为C≡N键,C_(2)F_(6)的主要作用位点为C=C双键及F原子,C_(3)F_(8)、C_(2)F_(6)和CF_(4)的主要作用位点为F原子。 展开更多
关键词 C_(4)F_(7)N 分解产物 分子筛 吸附作用
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悬臂梁增强型光声光谱:定量测量痕量CO 被引量:10
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作者 刘咏飞 马勇 +4 位作者 赵科 李洪涛 贾勇勇 程宏图 张晓星 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期182-188,共7页
SF_(6)是一种优良的绝缘气体,常用于GIS内部,在GIS异常运行时,可能产生分解,产生多种分解组分,CO就是其中一种,对CO的定量测量具有极大的意义。文中基于气体的光声效应和迈克尔逊干涉仪对悬臂梁形变的测量,选择了中心波段为6 377.406 6 ... SF_(6)是一种优良的绝缘气体,常用于GIS内部,在GIS异常运行时,可能产生分解,产生多种分解组分,CO就是其中一种,对CO的定量测量具有极大的意义。文中基于气体的光声效应和迈克尔逊干涉仪对悬臂梁形变的测量,选择了中心波段为6 377.406 6 cm^(-1)的CO近红外吸收谱带作为研究对象,利用中心波长为1 567 nm的DFBLD近红外蝶型激光器,搭建了痕量CO气体检测平台。分析了气体池内部温度和压强对CO红外吸收系数和净光声信号幅值的影响,定量测量并分析了SF_(6)和N_(2)背景下净光声信号幅值与CO气体体积分数之间的关系。结果表明:CO气体体积分数与净光声信号幅值之间具有良好的线性关系;N_(2)背景下的CO检测下限达到3.63μL/L,SF_(6)背景下的CO检测下限达到9.88μL/L;温度、压强对光声信号幅值均具有一定的影响,随着温度升高和压强增大,光声信号分别减弱和增强。 展开更多
关键词 CO近红外吸收 悬臂梁形变 光声光谱 痕量气体检测 系统噪声 检测下限
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SF_(6)分解组分混合气体中CS_(2)的紫外光谱定量分析 被引量:3
8
作者 刘咏飞 马勇 +4 位作者 赵科 李洪涛 贾勇勇 程宏图 张晓星 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期89-94,共6页
基于SF_(6)分解组分检测法的气体绝缘电气设备在线监测及故障诊断技术具有很强的现场抗干扰能力及良好的应用前景。利用紫外光谱技术可以对SF_(6)分解组分中的CS_(2)进行有效检测,但是CS_(2)所处的紫外光谱吸收波段与SF_(6)分解组分中的... 基于SF_(6)分解组分检测法的气体绝缘电气设备在线监测及故障诊断技术具有很强的现场抗干扰能力及良好的应用前景。利用紫外光谱技术可以对SF_(6)分解组分中的CS_(2)进行有效检测,但是CS_(2)所处的紫外光谱吸收波段与SF_(6)分解组分中的H;S相重叠,可能存在一定的重叠干扰影响。因此,文中搭建了紫外光谱检测平台,通过配制微量CS_(2)与H;S混合气体模拟真实气体绝缘电气设备中分解组分,对SF_(6)分解组分混合气体中CS_(2)定量检测准确性的问题进行了研究。结果表明:混合气体中不同体积分数的H;S对CS_(2)的定量检测影响较小,在采用Meyer小波及傅里叶变换对光谱进行处理后,CS_(2)定量检测误差最大仅为1.4 ppb(1 ppb=1×10^(-9)),误差百分比不超过5%,说明了利用紫外光谱技术进行真实气体绝缘设备中CS_(2)定量检测的可靠性。 展开更多
关键词 紫外光谱 组分混合气体 重叠干扰 CS_(2)定量检测 小波处理
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基于紫外吸收光谱与最小二乘法的SO_(2)、H_(2)S与CS_(2)混合气体定量检测 被引量:7
9
作者 马勇 肖焓艳 +4 位作者 丁然 胡成博 陈少波 赵科 刘媛 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期157-165,共9页
SO_(2)、CS_(2)和H_(2)S作为绝缘气体SF_(6)的重要分解气体,它们的种类和含量对SF_(6)气体绝缘设备的诊断具有重要意义。文中提出了一种紫外吸收光谱法和最小二乘拟合联用的方法用于SF_(6)分解气体的3组分混合气体定量检测。在实验过程... SO_(2)、CS_(2)和H_(2)S作为绝缘气体SF_(6)的重要分解气体,它们的种类和含量对SF_(6)气体绝缘设备的诊断具有重要意义。文中提出了一种紫外吸收光谱法和最小二乘拟合联用的方法用于SF_(6)分解气体的3组分混合气体定量检测。在实验过程中,发现较高体积分数的SO_(2)和CS_(2)对较低体积分数H_(2)S的体积分数计算存在干扰并且干扰的程度大小与两种气体的体积分数呈正相关。因此,文中获得了干扰气体体积分数较高时H_(2)S体积分数计算的修正公式,可以实现3种气体的准确定量检测,SO_(2)和H_(2)S检测范围为1~10μL/L(part permillion),CS_(2)为30~300μg/m L(part per billion)。文中提供了一种简便高效的检测方法,方便集成于检测设备中,为SF_(6)绝缘设备在线监测提供了技术支撑。 展开更多
关键词 SF_(6) SO_(2) H_(2)S CS_(2) 紫外吸收光谱 最小二乘法 定量检测
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高气压下O_(2)对C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体绝缘性能和分解特性的影响 被引量:3
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作者 丁然 赵科 +3 位作者 肖焓艳 陈少波 李玉杰 柯锟 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期129-138,共10页
由于SF_(6)的大量使用对环境产生的影响巨大,因此替代气体的研究受到了广泛关注。C_(4)F_(7)N混合气体具有优良的绝缘性能和环保特性,有望替代SF_(6)作为绝缘介质应用于气体绝缘设备中。为了减少放电过程中产生的有害固体副产物,需要在C... 由于SF_(6)的大量使用对环境产生的影响巨大,因此替代气体的研究受到了广泛关注。C_(4)F_(7)N混合气体具有优良的绝缘性能和环保特性,有望替代SF_(6)作为绝缘介质应用于气体绝缘设备中。为了减少放电过程中产生的有害固体副产物,需要在C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体中加入一定体积分数的O_(2)。文中探究了C_(4)F_(7)N/N_(2)/O_(2)混合气体应用于高气压电气设备的潜力,利用气体绝缘试验平台对0.6 MPa下含不同体积分数氧气的C_(4)F_(7)N/N_(2)/O_(2)混合气体开展击穿试验,同时利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析混合气体击穿后的分解产物及体积分数。研究发现在C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体中加入一定量的O_(2)可以提高混合气体在高气压下的绝缘自恢复性能,混合气体多次击穿后分解的主要产物有CF_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(6、)C_(3)F_(8)、CF_(3)CN、C_(2)F_(5)CN、CO、COF_(2)、C_(2)N_(2)等,这些产物的体积分数随氧气体积分数的增加均呈先增加后减少的趋势。综合考虑O_(2)的添加量对C_(4)F_(7)N/N_(2)混合气体绝缘性能的影响和放电分解后产物的绝缘性能及毒性,C_(4)F_(7)N/N_(2)/O_(2)混合气体应用于高气压电气设备时,O_(2)的添加量为6%比较适合。 展开更多
关键词 C_(4)F_(7)N混合气体 气体绝缘 击穿特性 分解产物
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