《72.5kV～1100kV氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）振動量在線監(jiān)測技術應用導則》編制說明

《72.5kV～1100kV氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）振動量在線監(jiān)

測技術應用導則》編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1主要工作過程

起草（草案、調(diào)研）階段：2020年10月13日成立標準工作組，針對《72.5kV～1100kV

氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）振動量在線監(jiān)測技術應用導則》進行了初步編制，2023

年11月2日完成征求意見稿。

征求意見階段：2023年11月3日至2023年12月3日完成征求意見工作。

2主要參加單位和起草工作組成員及其所做的工作

本標準由中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司曲靖局、華中科技大學、中國南方

電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司生技部、國網(wǎng)河南省電力科學研究院、湖北省計量測試技

術研究院、國網(wǎng)河南省電力公司直流中心、國網(wǎng)河南省電力公司超高壓公司、西安西開高壓

電氣股份有限公司、山東泰開高壓開關有限公司、武漢智能裝備工業(yè)技術研究院有限公司共

同負責起草。

主要成員：臧春艷、陳靜、方蘇、盛康、張利、董曼玲、湯會增、徐愛華、王典浪、張

偉、解克佳、郭果、劉春、蔣龍、許昊、蘭浩、詹振宇、劉錦蕙、張瑞、胡翔、石文中、高

志強

所做的工作：

中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司曲靖局作為標準牽頭單位，統(tǒng)一對標準的編

制進行資源協(xié)調(diào)，根據(jù)計劃要求的時間節(jié)點進行任務完成情況的檢查及過程監(jiān)督，同時負責

與標委會進行溝通。

華中科技大學、中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司生技部、湖北省計量測試技

術研究院開展了標準中振動量在線測量技術的具體實現(xiàn)方案研究工作、GIL設備振動特征量

的閾值研究工作。

國網(wǎng)河南省電力科學研究院、國網(wǎng)河南省電力公司超高壓公司負責標準在實際工況情況

下的應用進行協(xié)調(diào)安排，為標準中的試驗數(shù)據(jù)采集提供實際條件，并對標準在實際中應用提

出指導意見，同時對現(xiàn)場試驗操作流程開展討論工作。

國網(wǎng)河南省電力公司直流中心、西安西開高壓電氣股份有限公司進行現(xiàn)場驗證試驗中標

準的應用情況驗證，并提出GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)的各類試驗要求。

山東泰開高壓開關研究院、武漢智能裝備工業(yè)技術研究院有限公司開展GIL設備振動

量在線監(jiān)測技術應用情況調(diào)研工作、及標準對于現(xiàn)有試驗標準情況調(diào)研工作，組織完成驗證

標準的試驗的組織協(xié)調(diào)工作，同時收集各方征求意見。

二、標準編制原則和主要內(nèi)容

1、標準編制原則

通過科研項目的研究和現(xiàn)場試驗的應用來引領標準的制定，本標準對72.5kV～1100kV

氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）振動量在線監(jiān)測技術應用給出了明確的指導，規(guī)定了

GIL振動量在線監(jiān)測技術在工程現(xiàn)場應用需要滿足的一般應用條件、系統(tǒng)架構(gòu)、技術要求、

試驗要求、現(xiàn)場應用指導等，本標準依據(jù)GB/T1.1《標準化工作導則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)

和編寫》制定。

2、標準主要內(nèi)容

1關于范圍

本標準規(guī)定了72.5kV～1100kV氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）振動量在線監(jiān)測技

術的一般應用條件、系統(tǒng)架構(gòu)、技術要求、試驗要求、現(xiàn)場應用指導等要求。

本導則適用于交、直流地上型和地下管廊型GIL設備的振動量在線監(jiān)測與故障診斷，

涉及GIL振動量在線監(jiān)測裝置的設計、選型、交接驗收、現(xiàn)場應用等。

2關于一般應用條件

本標準對電磁環(huán)境條件、氣候環(huán)境條件、網(wǎng)絡安全條件三種應用條件進行了規(guī)定。

3關于系統(tǒng)架構(gòu)

本標準對系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)分別做了說明。

4關于技術要求

4.1參數(shù)指標要求

本標準對GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)的參數(shù)指標提出了具體要求。GIL振動量在線監(jiān)測

系統(tǒng)的總體技術要求應符合DL/T1430-2015的相關要求。系統(tǒng)各組成部分的性能指標應滿

足電力設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的通用技術要求。性能指標包括：

在所要求的測量幅值和頻率范圍內(nèi)，幅頻響應優(yōu)于10%。

傳感器的靈敏度頻率響應優(yōu)于10%。

幅值線性誤差優(yōu)于10%。

采集裝置每個通道采樣率應不小于20kHz。

在線監(jiān)測系統(tǒng)的動態(tài)范圍應不小于80dB。

對于多通道監(jiān)測裝置，通道一致性優(yōu)于1dB。

在線監(jiān)測系統(tǒng)應有在線校準措施，具有合適的數(shù)據(jù)輸出接口。

建議同步測量測點附近溫度，并能基于標準溫差對振動數(shù)據(jù)進行修正。

4.2供電要求

為保障GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠供電，應對GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)的電源

實現(xiàn)低功耗管理。采用休眠、觸發(fā)、遠程喚醒等方式，在保證系統(tǒng)監(jiān)測功能正常運轉(zhuǎn)下，實

現(xiàn)電源電力的最優(yōu)使用。

4.3數(shù)據(jù)接入要求

（1）GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)通信可通過兩種方式。①通過以太網(wǎng)方式傳輸至綜合處理

單元，并傳輸至主站中心。②裝置數(shù)據(jù)上傳至物聯(lián)網(wǎng)平臺，與主站系統(tǒng)進行信息交互。

（2）裝置數(shù)據(jù)接入組件應支持數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、處理及存儲，并具備通信鏈路管理、規(guī)約

處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能；

（3）測點數(shù)據(jù)應采用DL/T860規(guī)約。

4.4網(wǎng)絡安全要求

優(yōu)先采用以國產(chǎn)自主可控安全操作系統(tǒng)。終端輸入?yún)?shù)需進行嚴格驗證；終端應具備身

份鑒權認證方式，身份鑒權認證方式應符合網(wǎng)絡或平臺接入等鑒權要求。系統(tǒng)開機密碼策略

符合復雜度要求。禁用高風險網(wǎng)絡服務和不必要的服務。通信具備國密SM2級以上加密、

證書認證等功能，完成信息安全等級保護測評和入網(wǎng)安評。如若接入電力專網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)，應滿足

電力安全分區(qū)數(shù)據(jù)接入要求。

4.5硬件功能要求

結(jié)構(gòu)簡單、原理清晰，能夠很方便地在設備運行現(xiàn)場實現(xiàn)組網(wǎng)運行。通用性強，接口簡

單，并提供較大的功能擴充余地。具備長期戶外運行的防水性、耐腐蝕性，通訊方式具備抗

強電磁干擾性。故障率低。安裝便捷。根據(jù)用戶需求可快速移動并安裝在GIL設備指定位

置，對工程現(xiàn)場有靈活適應性。

4.6軟件功能要求

具備界面展示、數(shù)據(jù)存儲、故障告警、信息上傳等基本功能。操作系統(tǒng)應符合GB/T

22239-2019要求。能通過現(xiàn)代信號處理技術及相關算法，提取和篩選得到與GIL設備振動

狀態(tài)有關的時域、頻域、時頻域等特征向量。具備GIL振動特征數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)IL設備

振動的實時數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，甄別GIL的工作狀態(tài)。

5關于試驗要求

5.1型式試驗

試驗要求部分規(guī)定了型式試驗的要求和內(nèi)容、包括試驗條件、結(jié)構(gòu)和外觀檢查、絕緣性

能試驗、電磁兼容性能試驗、環(huán)境適應性試驗、機械性能試驗、外殼防護性能試驗、接入安

全性檢查、靈敏度頻率響應、幅頻響應試驗、幅值線性度試驗、動態(tài)范圍試驗、通道一致性

試驗、通訊性能試驗、長期帶電試驗的試驗過程。其中靈敏度頻率響應試驗、幅頻響應試驗、

幅值線性度試驗采用完整的監(jiān)測系統(tǒng)進行測試，試驗按照GB/T20485.21-2007的規(guī)定進行；

動態(tài)范圍試驗、通道一致性試驗按照JJG834-2006的規(guī)定進行。

5.2出廠試驗

出廠試驗應進行結(jié)構(gòu)和外觀檢查、幅頻響應試驗、通訊性能試驗、長期帶電試驗。其中

幅頻響應試驗中應至少選取3個頻點進行測試，振動標準裝置可考慮使用簡易振動源；通訊

性能試驗項目中可自行確定試驗傳感器數(shù)量（不應少于3臺，每相至少1臺）；長期帶電試

驗中帶電時間至少4小時。

5.3交接驗收試驗

標準的本部分內(nèi)容規(guī)定了功能檢測試驗、精度檢測試驗。分別對傳感器單元、監(jiān)測軟件、

監(jiān)測通道有效性進行檢查。在線檢測設備規(guī)定的范圍極限邊界附近設置振動發(fā)生器，調(diào)整振

幅、與頻率發(fā)出標準信號，傳感器接收信號并傳輸至后臺，分析檢測信號圖形與數(shù)據(jù)與標準

信號做對比，誤差應在規(guī)定范圍內(nèi)。

6關于現(xiàn)場應用指導

標準在本部分內(nèi)容規(guī)定了傳感器選型、安裝方式、通訊方式、數(shù)據(jù)處理、現(xiàn)場運維注意

事項，對現(xiàn)場應用進行了詳細說明。

7附錄的設置

附錄A（規(guī)范性附錄）列表說明了GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)各類試驗，規(guī)定了型式試

驗、出廠試驗、到貨檢驗、交接試驗、定期測試所做的試驗項目。

附錄B（資料性附錄）給出了GIL振動量典型故障信號示例。

附錄C（資料性附錄）給出了GIL故障振動在線監(jiān)測系統(tǒng)使用案例。

3、主要技術差異

GIL設備在正常運行時，振動總是處于某個典型范圍之內(nèi)。當設備由于基礎下沉、部件

變形等原因使運行出現(xiàn)故障時，振動將隨之加大，最終導致機械損壞。在線振動監(jiān)測系統(tǒng)是

設備的連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，它可以從遠程、危險的或較困難的位置進行快速自動的數(shù)據(jù)采集，具

有趨勢檢測、故障檢測等多方面的優(yōu)勢。

72.5kV~1100kVGIL振動量在線監(jiān)測技術24小時實時監(jiān)控，自動采集振動信號并上傳

至系統(tǒng)后臺，無需在現(xiàn)場手動收集數(shù)據(jù)，提高了工作效率。

72.5kV~1100kVGIL振動量在線監(jiān)測技術振動信號異常時，自動通過語音提示、彈窗及

時報警。

72.5kV~1100kVGIL振動量在線監(jiān)測技術系統(tǒng)后臺對實時接收的數(shù)據(jù)自動生成數(shù)據(jù)曲線，

方便運維人員及時掌握設備的運行狀況和發(fā)展趨勢，發(fā)現(xiàn)排除故障。

使用振動在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集、分析和診斷設備振動數(shù)據(jù)，提供及時的狀態(tài)反饋

和預警信息，幫助變電站運維人員采取相應的維護措施，提高設備的可靠性、安全性和生產(chǎn)

效率，實現(xiàn)電網(wǎng)設備的智能運維。

4、解決的主要問題

GIL設備適用于惡劣氣候環(huán)境或者廊道選擇受限制的電力輸送場合，因具有傳輸容量大、

單位損耗低、布置靈活、運行可靠性高、壽命長、以及不受外界環(huán)境因素影響等優(yōu)點，在電

力系統(tǒng)中應用越來越多。GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)將傳統(tǒng)人工定期巡檢的監(jiān)測方式轉(zhuǎn)變?yōu)樽?/p>

動采集監(jiān)測信號，實現(xiàn)對GIL關鍵部位振動數(shù)值的在線實時監(jiān)測，及時掌握設備的運行狀

態(tài),有效預防故障，杜絕事故，延長設備運行周期，避免“過剩維修”造成的不經(jīng)濟、不合

理現(xiàn)象，提高經(jīng)濟效益和社會效益。然而，通過振動量在線監(jiān)測技術開展GIL設備故障檢

測的方法，尚未形成相關的指導規(guī)范。本標準針對這一現(xiàn)狀，規(guī)范了72.5kV~1100kVGIL振

動量在線監(jiān)測技術的一般應用條件、系統(tǒng)架構(gòu)、技術要求、試驗要求，并為現(xiàn)場應用指導提

供依據(jù)。

三、主要試驗（或驗證）情況

本標準試驗包括型式試驗、出廠試驗、交接驗收試驗三部分，其中主要試驗為型式試驗

中的絕緣性能試驗、電磁兼容性能試驗、環(huán)境適應性試驗、靈敏度頻率響應、幅頻響應試驗、

幅值線性度試驗、動態(tài)范圍試驗、通道一致性試驗。因本標準涉及的氣體絕緣金屬封閉輸電

線路（GIL）振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)屬于高壓電氣監(jiān)測設備，采用的傳感器為振動傳感器，此

監(jiān)測系統(tǒng)和組件均有成熟的試驗驗證標準可供引用，不需再進行單獨試驗驗證。

本標準主要試驗項目遵循的成熟標準情況如下：

1)絕緣性能試驗按DL/T1498.1-2016中6.5執(zhí)行。

2)電磁兼容性能試驗中系統(tǒng)各組成部分的外殼、電源端口、信號端口的電磁兼容性

能試驗按DL/T1498.1-2016中6.6執(zhí)行；系統(tǒng)中若包含無線通訊設備，需按照GB

4824-2013要求進行射頻相關試驗驗證。

3)環(huán)境適應性試驗中戶外組件的環(huán)境適應性試驗按DL/T1498.1-2016中6.7執(zhí)行。

戶內(nèi)或置于柜體內(nèi)組件的環(huán)境適應性試驗按DL/T478-2013中7.3執(zhí)行。

4)靈敏度頻率響應試驗按照GB/T20485.21-2007的規(guī)定進行。

5)幅頻響應試驗按照GB/T20485.21-2007的規(guī)定進行。

6)幅值線性度試驗按照GB/T20485.21-2007的規(guī)定進行。

7)動態(tài)范圍試驗按照JJG834-2006的規(guī)定進行。

8)通道一致性試驗按照JJG834-2006的規(guī)定進行。

為確保標準的可靠性和科學性，已在試驗室模擬線路和現(xiàn)場實際電纜線路上開展了深入

的研究工作和驗證試驗，基于試驗結(jié)果對標準中的相關數(shù)據(jù)進行反復修正，完善標準的同時

也驗證了該標準的適用性和準確性。

案例1：某1100kV交流地上型GIL設備振動測量與故障分析試驗

1.試驗概況：

使用某商用成套振動測量分析儀器對某1100kV交流地上型GIL設備進行振動測量，在

確保設備連接、傳感器安裝、系統(tǒng)本底噪聲都滿足要求的情況下，分別對各氣室的A、B、

C三相線路進行振動信號采集。采集儀精度24位，采樣頻率5000Hz，使用單軸IEPE加速

度傳感器，傳感器采用螺栓固定底座安裝。

2.數(shù)據(jù)采集

共獲取數(shù)據(jù)樣本500余條，每條樣本數(shù)據(jù)時長10秒。選取每條數(shù)據(jù)平穩(wěn)段100ms時長

數(shù)據(jù)進行時域波形和頻譜分析。

3.數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過測量數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合設備實際運行狀況，得到如下故障分析經(jīng)驗。如果設備振動

頻譜無明顯異常分量，可判定設備正常，如圖1、圖2所示。對頻域波形，當幅值超過一定

程度時，僅存在100Hz分量，認為可能存在母線局部不對中缺陷；存在異常的200Hz、300Hz

等低于1kHz的低頻分量時，認為可能存在內(nèi)部接觸不良缺陷；存在明顯的1000Hz以上頻

段時，認為可能存在外部緊固性松動缺陷，如圖3所示。試驗過程中還存在設備振動幅值偏

小，振動頻譜中存在異常成分，但設備檢查正常的情況，如圖4、圖5所示。

圖11100kVGIL設備12氣室A相，無明顯異常頻譜分量，部件正常。

圖21100kVGIL設備12氣室B相，無明顯異常頻譜分量，部件正常。

圖31100kVGIL設備氣室C相,時域幅值較同部位偏高，存在異常的500Hz低頻分量以及

1000Hz以上異常分量。

圖41100kVGIL設備7氣室C相時域幅值偏低，頻譜含有異常分量，部件正常。

圖51100kVGIL設備7氣室B相時域幅值偏低，頻譜含有異常分量，部件正常。

案例2：GIL故障振動在線監(jiān)測系統(tǒng)使用案例

1.試驗概況：

以某500kV交流地上型GIL設備為例，該站GIS至交流濾波器場四大組連接母線

ACF1~#6M、ACF2~#7M、ACF3~#8M、ACF4~#9M共計4條線路，均使用氣體絕緣金屬封

閉輸電線（GIL），#6M、#7M上下重疊布置（如圖6所示），#8M、#9M上下重疊布置（如

圖7所示）。

圖6500kV#6M、#7M線路布置圖

圖7500kV#8M、#9M線路布置圖

現(xiàn)場安裝使用的GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)采用自取能方式（太陽能板+鋰電池混合）供

電，前端使用振動加速度傳感器，安裝方式為螺栓固定底座安裝，如圖8所示。

圖8GIL振動量在線監(jiān)測節(jié)點安裝布置圖

數(shù)據(jù)采用WANs無線傳感器網(wǎng)絡方式進行無線傳輸。數(shù)據(jù)每5分鐘更新一次，周期性

發(fā)送至后臺服務，其原理如圖9所示。

圖9無線傳感器網(wǎng)絡架構(gòu)與傳輸原理

2.系統(tǒng)預警

某日17:00，500kV#9MGIL母線C相，GIL在線振動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生預警。系統(tǒng)顯示該

形態(tài)某處振動量域幅值較同部位偏高，振動量異常位置為第4組GIL管母靠套管部位，存

在異常的500Hz低頻分量以及1000Hz以上異常分量。后對異常管母氣室SF6進行組份測試。

試驗過程符合規(guī)程要求（該氣室SF6測試點離故障點距離50米）。

圖10