《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

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

術研究院、國網河南省電力公司直流中心、國網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，根據計劃要求的時間節(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。

國網河南省電力科學研究院、國網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)調安排，為標準中的試驗數據采集提供實際條件，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)測技術應用情況調研工作、及標準對于現(xiàn)有試驗標準情況調研工作，組織完成驗證

標準的試驗的組織協(xié)調工作，同時收集各方征求意見。

二、標準編制原則和主要內容

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、技術要求、

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

和編寫》制定。

2、標準主要內容

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、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

本標準對系統(tǒng)的硬件架構和軟件架構分別做了說明。

4關于技術要求

4.1參數指標要求

本標準對GIL振動量在線監(jiān)測系統(tǒng)的參數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，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，具有合適的數據輸出接口。

建議同步測量測點附近溫度，并能基于標準溫差對振動數據進行修正。

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)測功能正常運轉下，實

現(xiàn)電源電力的最優(yōu)使用。

4.3數據接入要求

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

單元，并傳輸至主站中心。②裝置數據上傳至物聯(lián)網平臺，與主站系統(tǒng)進行信息交互。

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

處理和數據轉發(fā)等功能；

（3）測點數據應采用DL/T860規(guī)約。

4.4網絡安全要求

優(yōu)先采用以國產自主可控安全操作系統(tǒng)。終端輸入參數需進行嚴格驗證；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安評。如若接入電力專網內網，應滿足

電力安全分區(qū)數據接入要求。

4.5硬件功能要求

結構簡單、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、數據存儲、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振動特征數據庫，能夠將GIL設備

振動的實時數據與數據庫中的歷史數據進行對比分析，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容、包括試驗條件、結構和外觀檢查、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

出廠試驗應進行結構和外觀檢查、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據與標準

信號做對比，誤差應在規(guī)定范圍內。

6關于現(xiàn)場應用指導

標準在本部分內容規(guī)定了傳感器選型、安裝方式、通訊方式、數據處理、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。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據采集，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)場手動收集數據，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據自動生成數據曲線，

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)能夠實時采集、分析和診斷設備振動數據，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

效率，實現(xiàn)電網設備的智能運維。

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)測方式轉變?yōu)樽?/p>

動采集監(jiān)測信號，實現(xiàn)對GIL關鍵部位振動數值的在線實時監(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”造成的不經濟、不合

理現(xiàn)象，提高經濟效益和社會效益。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、技術要求、試驗要求，并為現(xiàn)場應用指導提

供依據。

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。

戶內或置于柜體內組件的環(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，基于試驗結果對標準中的相關數據進行反復修正，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.數據采集

共獲取數據樣本500余條，每條樣本數據時長10秒。選取每條數據平穩(wěn)段100ms時長

數據進行時域波形和頻譜分析。

3.數據分析

經過測量數據分析，并結合設備實際運行狀況，得到如下故障分析經驗。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

數據采用WANs無線傳感器網絡方式進行無線傳輸。數據每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無線傳感器網絡架構與傳輸原理

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