气体绝缘金属封闭输电线路（gas insulated transmission line, GIL）是我国跨区域长距离电能输送的重要输电设备，已先后应用在天生桥水电站、溪洛渡水电站和苏通GIL综合管廊等重要输变电建设之中。局部放电（partial discharge, PD）是造成GIL内部绝缘裂化、影响GIL设备绝缘性能的主要原因，有研究表明金属颗粒污染物的存在会使GIL内部绝缘性能降低50%以上。

目前，针对GIL设备内部局部放电的常用诊断方法有脉冲电流法、特高频检测法和超声波检测法。脉冲电流法受外界环境影响（如电磁干扰）较大且不适用于在线监测；特高频检测法主要检测0.3～3GHz的电磁信号，易受到窄带噪声的干扰，影响诊断结果；超声波检测法虽不受电磁干扰的影响，但声信号衰减较大等问题会给检测造成阻碍。

振动信号作为GIL设备运行时的固有信号，具有直接、及时、准确等优点。有研究表明利用气体绝缘金属封闭开关设备（gas insulated switchgear, GIS）局部放电引起的设备异常振动信号可以实现对GIS局部放电故障的诊断；有学者研究了尖端放电引起GIS壳体振动的规律，表明放电程度与GIS壳体异常振动加速度成正比。

国网江苏省电力有限公司检修分公司等单位的研究人员搭建110kV GIL局部放电实验平台，模拟GIL尖端放电与金属颗粒放电两种局部放电工况，以GIL设备的异常振动信号为研究对象，从振动信号的能量波动角度出发，提出一种基于1.5维能量谱与粒子群优化极限学习机（particle swarm optimization-extreme learning machine, PSO-ELM）的GIL局部放电缺陷诊断方法。

图1 实验平台

他们首先，利用能量算子与1.5维谱对异常振动信号能量波动进行分析，得到尖端放电与金属颗粒放电的能量波动特征；其次，构建PSO-ELM模型，以1.5维能量谱作为特征量对GIL局部放电故障进行识别与诊断。

研究人员指出，尖端放电能量波动呈“尖刺”状，金属颗粒放电能量波动呈“波浪”状，二者的1.5维能量谱的变化特征区别明显，可以作为故障诊断的特征依据。他们通过实验结果与诊断方法结果对比，证明了基于1.5维能量谱与PSO-ELM的局部放电缺陷诊断方法的准确性，为GIL局部放电诊断提供了理论依据。

本文编自2021年第12期《电气技术》，论文标题为“基于振动信号的气体绝缘金属封闭输电线路局部放电诊断方法”，作者为陈轩、王立宪 等。