تطبيق إشارات الاهتزاز في معدات التوزيع الكهربائي
تحليل إشارة الاهتزاز لمراقبة صحة قاطع الدائرة (CB)
مقدمة
خلال عمليات فتح وإغلاق قاطع الدائرة (CB)، يتم توليد إشارة اهتزاز. تحتوي هذه الإشارة على معلومات قيمة حول حالة صحة المعدات، بما في ذلك لحظة فتح نقطة التلامس الكهربائي، والتي يمكن أن تشير إلى التآكل والتلف الميكانيكي أو مشاكل محتملة أخرى. أحد الجوانب الحرجة لمراقبة صحة قاطع الدائرة هو قياس تآكل نقاط التلامس في لوحة التوزيع، والذي يشير إلى التقصير التدريجي لنقاط التلامس الكهربائي بسبب فقدان المادة خلال كل عملية.
قياس تآكل نقاط التلامس في لوحة التوزيع
تتقلص نقاط التلامس الكهربائي في قاطع الدائرة تدريجياً مع تآكلها خلال كل عملية. يؤدي هذا التآكل إلى تأخير في الوقت الفعلي عندما تتلامس نقاط التلامس الكهربائي، ويمكن مراقبة ذلك باستخدام إشارات الاهتزاز. تتضمن الطريقة المقترحة قياس إشارة الاهتزاز من غلاف قاطع الدائرة باستخدام عداد تسارع. يمكن استخدام البيانات المستلمة بطريقتين أساسيتين:
مقارنة نماذج الاهتزاز مع السجل المرجعي:
تحديد الفرق: عن طريق مقارنة نموذج الاهتزاز المستلم مع السجل المرجعي (حالة صحية معروفة لقاطع الدائرة)، يمكن تحديد الفرق بينهما. يمكن لهذه المقارنة أن تساعد في تحديد التغيرات في سلوك قاطع الدائرة بمرور الوقت، مثل زيادة التأخير في لمس نقاط التلامس بسبب التآكل.
اكتشاف القائمة على العتبة: يمكن وضع عتبة لتنبيه إذا تجاوز الفرق مستوى معين، مما يشير إلى أن نقاط التلامس قد تآكلت بشكل كبير وقد تحتاج إلى صيانة أو استبدال.
اكتشاف فترة الزمن:
تحليل فترة الزمن: عن طريق تحليل فترة الزمن بين الأحداث الرئيسية في إشارة الاهتزاز (مثل لحظة فتح وإغلاق نقاط التلامس)، يمكن اكتشاف التغييرات في التوقيت الميكانيكي لقاطع الدائرة. على سبيل المثال، مع تآكل نقاط التلامس، قد تزداد فترة الزمن بين بداية عملية الفتح والفصل الفعلي للنقاط، مما يشير إلى التآكل التدريجي.
اكتشاف المشاكل الميكانيكية
يمكن استخدام تحليل الاهتزاز أيضاً لاكتشاف المشاكل الميكانيكية في قاطع الدائرة. واحدة من الطرق الفعالة لهذا الغرض هي استخدام "التشوه الزمني الديناميكي" (DTW)، وهو خوارزمية تقوم بمطابقة ومقارنة بيانات السلسلة الزمنية حتى لو لم تكن متزامنة تماماً. يعتبر DTW مفيداً بشكل خاص لاكتشاف التغييرات الدقيقة في نمط الاهتزاز التي قد تشير إلى الشذوذ الميكانيكي، مثل عدم التوافق، أو الأجزاء المفككة، أو التآكل في الأجزاء المتحركة.
خطوات استخدام DTW في تحليل اهتزاز قاطع الدائرة:
جمع البيانات:
قم بتثبيت عدادات التسارع على غلاف قاطع الدائرة لجمع بيانات الاهتزاز أثناء عمليات الفتح والإغلاق.
قم بجمع بيانات الاهتزاز الأساسية (مرجعية) من قاطع دائرة صحي للمقارنة.
المعالجة الأولية:
قم بتصفية وتتطبيع إشارات الاهتزاز لإزالة الضوضاء وضمان الاستقرار عبر القياسات المختلفة.
قم بتقطيع بيانات الاهتزاز إلى فترات زمنية ذات صلة تتوافق مع أحداث محددة (مثل فتح نقاط التلامس، وإغلاق نقاط التلامس).
تطبيق خوارزمية DTW:
قم بتطبيق خوارزمية DTW لمقارنة النماذج المستلمة للاهتزاز مع البيانات المرجعية.
احسب المسافة (أو درجة التشابه) بين النمطين. المسافة الأكبر تشير إلى انحراف أكبر عن الحالة التشغيلية الطبيعية.
اكتشاف الشذوذ:
قم بوضع عتبات للمسافة DTW لتحديد متى يتغير نمط الاهتزاز بشكل كبير عن المرجع.
استخدم هذه العتبات لتوجيه المشاكل الميكانيكية المحتملة، مثل عدم التوافق، أو التآكل، أو الأعطال الأخرى.
المراقبة المستمرة والقياس الدوري:
قم بتنفيذ المراقبة المستمرة من خلال جمع بيانات الاهتزاز بشكل منتظم ومقارنتها بالمرجع باستخدام DTW.
قم بإجراء قياسات دورية لمتابعة صحة قاطع الدائرة على المدى الطويل واكتشاف الاتجاهات في التدهور الميكانيكي.
مثال: تحليل الاهتزاز باستخدام DTW لقاطعات الدائرة ذات الجهد العالي (HV)
في الرسم البياني المقدم، يتم عرض تحليل اهتزاز باستخدام DTW لقاطع دائرة ذات جهد عالي. من المحتمل أن يعرض الرسم البياني ما يلي:
محور X: الوقت (أو مؤشر العينة) الذي يمثل مدة تشغيل قاطع الدائرة (فتح أو إغلاق).
محور Y: سعة الاهتزاز أو مقياس مشتق (مثل التسارع) من عداد التسارع.
المنحنى المرجعي: منحنى ناعم يمثل نمط اهتزاز قاطع الدائرة الصحي.
المنحنى الاختباري: منحنى محتمل غير منتظم يمثل نمط اهتزاز قاطع الدائرة مع مشاكل ميكانيكية محتملة.
مسافة DTW: قيمة أو منحنى يظهر التشابه أو الاختلاف بين المنحنيين المرجعي والاختباري. المسافة الأكبر لـ DTW تشير إلى انحراف أكبر عن الحالة التشغيلية الطبيعية.
عن طريق تحليل مسافة DTW بمرور الوقت، يمكن اكتشاف التغيرات في سلوك قاطع الدائرة الميكانيكي، مثل زيادة التآكل أو عدم التوافق، حتى قبل أن تصبح هذه المشاكل حرجة.
خاتمة
يوفر تحليل إشارة الاهتزاز، خاصة باستخدام "التشوه الزمني الديناميكي" (DTW)، أداة تشخيص قوية لمراقبة صحة قواطع الدائرة. من خلال مقارنة نماذج الاهتزاز مع البيانات المرجعية واكتشاف التغييرات في فترات الزمن للأحداث الرئيسية، يمكن تحديد المشاكل الميكانيكية ومراقبة تآكل نقاط التلامس وتوقع الأعطال المحتملة. هذه الطريقة مناسبة للمراقبة المستمرة والتفتيش الدوري، مما يضمن أن تظل قواطع الدائرة موثوقة وأمنة طوال عمرها التشغيلي.
