气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear-GIS）也称作气体绝缘变电站（Gas Insulated Substation-GIS），以其结构紧凑、运行可靠、易于维护等优点而在电力系统中得到广泛应用。但由于 GIS 结构复杂、制造与检修工艺精细，使部分常规的预防性试验方法难以有效实施，因此，GIS 一旦发生故障后果相当严重。因GIS绝缘性能降低而引起的故障是目前GIS设备故障的最主要因素，目前，针对GIS内部绝缘状态的评估主要通过局部放电检测得以实现。由于变电站复杂的电磁干扰和GIS金属封闭式结构使得微弱的局部放电信号不易被测量，再加上局部放电的模式存在多样化等特点，要准确检测和识别局部放电信号成了本领域关注的难点问题。本项目本着“真型实验”的思想，研制了可模拟多种局部放电模式的可移动模拟装置，在变电站实际环境中，对GIS局部放电的模式识别和放电发展过程进行了系统地研究。

    项目首先开展了GIS四种典型缺陷（绝缘子空气气隙缺陷、金属尖端缺陷、悬浮电极缺陷、自由金属微粒缺陷）在不同实验方法（典型缺陷独立单元、置于GIS中的典型缺陷独立单元、试验际GIS中的典型缺陷系统）条件下的电气模型设计，研制了可模拟多种局部放电模式的可移动模拟装置。

    为了真实有效的还原现场检测信号，进行规律性的模式实验研究，将前期研制的GIS局部放电模拟装置置于真实变电站环境中，通过脉冲电流法、特高频法、超声波法等局部放电检测手段、获得关于典型缺陷在不同试验方法下的海量检测数据，对放电数据进行了处理分析，绘制了变电站真实环境下四类缺陷放电的单脉冲时域与功率图谱、PRPD图谱（放电量-相位图谱、三维图谱等）、统计算子指纹图谱和极坐标图谱，提出了分频故障图谱的绘制方法，建立了完善的故障模式类别图谱库。

    进一步的，研究分析各缺陷的不同测试方法时各局部放电特征量与外施电压（电场）/击穿电压（电场）之间的关系，定量地将局部放电的特征参数与放电发展的危害程度相关联，得到了不同试验阶段放电发展的趋势图以及散点图等多种统计图谱，并应用最小二乘法对整个放电发展过程进行拟合，确定特征频段，建立基于特征频段GIS局部放电发展过程指纹库。

    建立基于多核学习相关向量机的典型缺陷分类器，提出了多图谱特征融合的故障诊断和识别方法，运用该方法获得上述模式识别系统获得‘模式类别’指数、通过放电信号特征与施加电压（电场）关系的研究获得描述放电发展阶段的‘发展阶段’指数，利用这些指数构建了缺陷危险度评价系统。

    利用仿真计算和真型GIS内部实测，对超声波信号和特高频电磁波信号在直线、T型和L型等不同结构型式GIS中传播特性进行了研究，结合二者提出基于声电联合的GIS局部放电故障诊断方法，以及在现场具体应用时的抗干扰方法。

    项目的研究成果对于GIS中局部放电机理、局部放电检测与缺陷类型模式识别及其对 GIS 运行与检修的指导都具有重要理论价值与现实意义。项目的研究成果已应用于国网陕西省电力公司《GIS特高频局放检测作业指导书》，《GIS超声波局放检测作业指导书》，《GIS特高频局部放电检测异常判断手册》，《GIS超声波局部放电检测异常判断手册》编制工作，并在2015年度和2016年度国家电网公司GIS带电检测技能竞赛中得到初步应用，发现了多处缺陷，有效的避免了GIS事故发生，保障电网运行安全稳定，避免重大事故和经济损失，提高了地区电网的安全稳定运行水平，为社会稳定和发展保驾护航。