GIS（gas insulated substation）是将断路器、隔离开关、互感器、母线等输电设备用SF6气体作为绝缘介质，组成全封闭的组合电气设备。各种故障因素在 GIS 设备中引起的机械振动频率大约在100到几千Hz之间。
一、壳体振动的基本现象
1.1 振源
物体受外力而振动。运行中GIS的壳体所受激振力有以下两种。
(1)机械力、电磁力
开关操作的机械力，导体中交流电流产生的交变电动力，互感器铁芯的电磁力，GIS内金属微粒在电场中受静电力升起又落下撞击外壳，外界噪声振动等。
(2)放电
绝缘击穿，局部放电（包括绝缘子内部缺陷、壳体内金属微粒与外壳内壁间的放电）和触头接触不良，金属屏蔽接触不良等使放电通道压力升高，而作用于零部件上的力亦会导致壳体机械振动。
1.2 振动信号的波形特征
由于GIS中断路器、隔离开关、互感器、母线等输电设备，其外壳的振动信号也就主要是有这些输电设备的振动传导过来的，因而在外壳上的振动信号就具有这些设备振动信号的振动特征。各振动源所产生的振动进行叠加，在GIS壳体上集中反映，使振动情况更加复杂。下面具体分析个输电设备的振动信号特征，以为数据分析提供理论依据。
1）、互感器振动信号特征
由磁致伸缩引起的铁芯振动是以2倍的电源频率为其基频（约为100Hz），另外由于硅钢片磁致伸缩的非线性，使得励磁磁通明显偏离正弦波。也就是说变压器铁芯振动频谱中除基频外还包含基频整数倍的高次谐波。
在负载条件下，变压器器身振动还包括负载电流作用下的绕组振动，高低压绕组之一发生变形、位移或崩塌后，绕组安匝比平衡加剧，漏磁造成轴向力增加，绕组振动加剧。预紧力（绕组松散预紧力下降）对于绕组影响很大，绕组的固有频率随着预紧力降低而降低。随着预紧力的降低引起结构松散，特征频率逐步向下偏移，容易与工作频率发生共振，使噪声异常。
绕组振动信号基本上集中在基频100 Hz处，且振动信号的大小与负载电流成正比；铁心振动信号主要集中在100～400 Hz，1000Hz后基本衰减到0。因此，在表面测得的振动信号高次谐波分量是由铁心振动引起，可通过200Hz、300Hz等高次谐波分量的变化诊断铁心状况。当其变化不大于某一限值时，可确定铁心无故障，然后通过基频幅值的变化诊断绕组状况。
绕组的二次和三次谐波随着绕组压紧力的变化是变化的。二次项系数对绕组压紧力的变化是敏感的，对二次谐波的影响最大，因此二次谐波对压紧力的变化更为敏感。对于工频为50Hz的电流激励而言，绕组的主要非线性特征频率是200Hz以及300Hz。由于大型变压器铁芯振动三次谐波是一个主要频率，因此200Hz对绕组是更为重要的。
2）、断路器振动信号特征
断路器在动作过程中，由于内部阻尼、弹性力、刚度和驱动力的非线性以及动态响应的非线性，使得振动信号具有很强的非线性、非平稳性，有效振动信号时间短，通常在数十到数百毫秒之间。在断路器的一次动作过程中，构件按照一定的逻辑顺序启动、运动、制动，形成振动波系列，沿着一定路径传播,经过衰减、反射和叠加，最终进入振动采集系统。断路器的机械机构对振动信号的传递过程影响很大，振源位置与测量位置的改变会显著影响实测振动信号的特性。
高压断路器的每次分合动作都会产生若干次振动事件，但是断路器结构复杂以及现场环境噪声的影响，对振动信号进行分析及特征提取是断路器机械故障诊断的重点和难点。
断路器振动信号具有有效时间短、振动冲击大的特点，一般选用加速度振动传感器来测量。
3）、GIS中隔离开关、接地开关的振动信号特征
开关的操作是非周期性的一次动作，过程持续时间为2~15 s ；振动加速度幅值较大，测量比较容易；振动信号是非平稳瞬变信号，分析处理较困难。
4）、GIS中母线的振动信号特征
母线的振动是导体中交流电流产生的交变电动力所产生的，所以其振动频率主要为100Hz。
5）、内部局部放电所产生的振动信号特征
振动信号的振幅机械力和电磁力所产生的振动幅度小得多；振动信号的频率有较高的频率成分，约在10~25kHz；振动信号波形有起伏，对固定间隙型的局部放电如绝缘子缺陷，波形起伏与工频电压有明显的相位相关性。对金属颗粒产生的机械振动信号则与工频电压波形无明显关系。多数情况下，振动信号的周期长于工频半周期，振动信号中出现突发性震荡波形时，更是局部放电的明显特征。
根据以上分析可以得出GIS壳体正常情况下的振动信号中，主要集中在100～400 Hz，1000Hz后基本衰减到0，且最大幅值应该出现在100Hz处。
壳体机械振动是较复杂的现象，振动传递过程是一个复杂的过程，振动信号具有很强的随机性，影响因素又很多，因此分析过程中存在的难度较大。
二、实验仪器
振动测试巡检仪： CoCo-80/90系列具有24位A/D,D/A，130dB(最高150dB)动态范围，支持8通道102.4KHz的同步采样，振动分析各类频谱及相关函数。
测量过程中还用到的仪器设备有：振动传感器352C34；石蜡；胶水；相机等。
三、振动信号的测量
在GIS的外壳表面进行加速度传感器的布点，进行了两组测量，第一组所使用的传感器数量为4个，第二组测量所用的传感器数量为5个，且都较为均匀的分布在可粘接的壳体表面。具体分布情况见如下示意图。
每组测量重复进行4次，依次减小偶然因素对测量结果的影响。
图3.1（a）第一组测量CH1
图3.1（c）第一组测量CH3
图3.1（b）第一组测量CH2
图3.1（d）第一组测量CH4
图3.2 第一组测量总体传感器测量点示意图
图3.3（a）第二组测量CH1
图3.3（b）第二组测量CH2
图3.3（c）第二组测量CH3
图3.3（d）第二组测量CH4
图3.3（e）第二组测量CH5
图3.4 第二组测量总体传感器测量点示意图