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氣體絕緣金屬封閉輸電線路（gas insulated transmission line, GIL）是我國(guó)跨區(qū)域長(zhǎng)距離電能輸送的重要輸電設(shè)備，已先后應(yīng)用在天生橋水電站、溪洛渡水電站和蘇通GIL綜合管廊等重要輸變電建設(shè)之中。局部放電（partial discharge, PD）是造成GIL內(nèi)部絕緣裂化、影響GIL設(shè)備絕緣性能的主要原因，有研究表明金屬顆粒污染物的存在會(huì)使GIL內(nèi)部絕緣性能降低50%以上。

目前，針對(duì)GIL設(shè)備內(nèi)部局部放電的常用診斷方法有脈沖電流法、特高頻檢測(cè)法和超聲波檢測(cè)法。脈沖電流法受外界環(huán)境影響（如電磁干擾）較大且不適用于在線監(jiān)測(cè)；特高頻檢測(cè)法主要檢測(cè)0.3～3GHz的電磁信號(hào)，易受到窄帶噪聲的干擾，影響診斷結(jié)果；超聲波檢測(cè)法雖不受電磁干擾的影響，但聲信號(hào)衰減較大等問(wèn)題會(huì)給檢測(cè)造成阻礙。

振動(dòng)信號(hào)作為GIL設(shè)備運(yùn)行時(shí)的固有信號(hào)，具有直接、及時(shí)、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。有研究表明利用氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（gas insulated switchgear, GIS）局部放電引起的設(shè)備異常振動(dòng)信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS局部放電故障的診斷；有學(xué)者研究了尖端放電引起GIS殼體振動(dòng)的規(guī)律，表明放電程度與GIS殼體異常振動(dòng)加速度成正比。

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司等單位的研究人員搭建110kV GIL局部放電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬GIL尖端放電與金屬顆粒放電兩種局部放電工況，以GIL設(shè)備的異常振動(dòng)信號(hào)為研究對(duì)象，從振動(dòng)信號(hào)的能量波動(dòng)角度出發(fā)，提出一種基于1.5維能量譜與粒子群優(yōu)化極限學(xué)習(xí)機(jī)（particle swarm optimization-extreme learning machine, PSO-ELM）的GIL局部放電缺陷診斷方法。

圖1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

他們首先，利用能量算子與1.5維譜對(duì)異常振動(dòng)信號(hào)能量波動(dòng)進(jìn)行分析，得到尖端放電與金屬顆粒放電的能量波動(dòng)特征；其次，構(gòu)建PSO-ELM模型，以1.5維能量譜作為特征量對(duì)GIL局部放電故障進(jìn)行識(shí)別與診斷。

研究人員指出，尖端放電能量波動(dòng)呈“尖刺”狀，金屬顆粒放電能量波動(dòng)呈“波浪”狀，二者的1.5維能量譜的變化特征區(qū)別明顯，可以作為故障診斷的特征依據(jù)。他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與診斷方法結(jié)果對(duì)比，證明了基于1.5維能量譜與PSO-ELM的局部放電缺陷診斷方法的準(zhǔn)確性，為GIL局部放電診斷提供了理論依據(jù)。

本文編自2021年第12期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“基于振動(dòng)信號(hào)的氣體絕緣金屬封閉輸電線路局部放電診斷方法”，作者為陳軒、王立憲 等。