Приложение на вибрационни сигнали в разпределителните уреди
Анализ вибрационен сигнал за мониторинг на здравословното състояние на прекъсвител (CB)
Въведение
По време на процесите на отваряне и затваряне на прекъсвителя (CB), се генерира вибрационен сигнал. Този сигнал съдържа ценна информация за здравословното състояние на оборудването, включително моментът на контакт на дъгата, който може да указва износ, механични проблеми или други потенциални проблеми. Една критична аспект на мониторинга на здравословното състояние на CB е измерването на абляцията на контакти на комутационната апаратура, което се отнася до постепенното скъсяване на контактите на дъгата поради загуба на материал при всяка операция.
Измерване на абляцията на контакти на комутационната апаратура
Контактите на дъгата на CB се укоряват постепенно, тъй като те се аблятират при всяка операция. Този процес на абляция води до забавяне на момента, когато контактите на дъгата се допират, което може да бъде мониторирано чрез вибрационен сигнал. Предложеният метод включва измерване на вибрационния сигнал от корпуса на CB чрез акселерометър. Придобитите данни могат да бъдат използвани по два основни начина:
Сравнение на вибрационни паттерни с референтна запис:
Квантитативна оценка на разликата: Чрез сравнение на придобития вибрационен паттерн с референтна запис (известно здравословно състояние на CB) е възможно да се квантитативно определи разликата между двете. Това сравнение може да помогне за идентифициране на промени в поведението на CB през времето, такива като увеличаване на забавянето при контакт на дъгата поради абляция.
Детекция на основа на праг: Може да се установи праг, който ще активира предупреждение, ако разликата надхвърли определена стойност, указвайки, че контактите са значително износили и може да са необходими поддръжка или замяна.
Детекция на временен интервал:
Анализ на временен интервал: Чрез анализ на временния интервал между ключови събития в вибрационния сигнал (например, моментът на отваряне и затваряне на контактите) е възможно да се детектират промени в механичното времево разпределение на CB. Например, докато контактите се износват, временният интервал между началото на процеса на отваряне и фактичното разделение на контактите може да се увеличи, указвайки прогресивна абляция.
Детекция на механични проблеми
Анализът на вибрации може също да се използва за детектиране на механични проблеми в CB. Един ефективен метод за това е използването на Динамично Времево Скъсяване (DTW), алгоритъм, който подрежда и сравнява временни редове данни, дори ако те не са перфектно синхронизирани. DTW е особено полезен за детектиране на тънки промени в вибрационния паттерн, които могат да покажат механични аномалии, такива като недостиг на съвпадение, леки компоненти или износ на движещи се части.
Стъпки за използване на DTW в анализ на вибрации на CB:
Събиране на данни:
Инсталирайте акселерометри на корпуса на CB за събиране на вибрационни данни по време на операциите за отваряне и затваряне.
Съберете базови (референтни) вибрационни данни от здрав CB за сравнение.
Предобработка:
Филтрирайте и нормализирайте вибрационните сигнали, за да се премахне шум и да се осигури консистентност при различни измервания.
Разделете вибрационните данни на релевантни временни интервали, съответстващи на конкретни събития (например, отваряне на контакт, затваряне на контакт).
Приложение на алгоритъма DTW:
Приложете алгоритъма DTW, за да сравнете придобитите вибрационни паттерни с референтните данни.
Изчислете разстоянието (или оценка на подобие) между двата паттерна. По-голямото разстояние указва по-голямо отклонение от нормалното работно състояние.
Детекция на аномалии:
Установете прагове за разстоянието DTW, за да идентифицирате, когато вибрационният паттерн се отклонява значително от референтния.
Използвайте тези прагове, за да маркирате потенциални механични проблеми, такива като недостиг на съвпадение, износ или други дефекти.
Непрекъснат мониторинг & Периодични измервания:
Реализирайте непрекъснат мониторинг, чрез регулярно събиране на вибрационни данни и техно сравнение с референтните данни чрез DTW.
Изпълнявайте периодични измервания, за да следите дългосрочното здравословно състояние на CB и да детектирате тенденции в механичния износ.
Пример: Анализ на вибрации чрез DTW за високонапрегнати (HV) CB
В предоставената графика е показан анализ на вибрации, използващ DTW, за HV CB. Графиката вероятно показва следното:
X-Ось: Време (или индекс на проба), представляващ продължителността на операцията на CB (отваряне или затваряне).
Y-Ось: Амплитуда на вибрацията или производен показател (например, ускорение) от акселерометъра.
Референтна крива: Гладка крива, представяща вибрационния паттерн на здрав CB.
Тестова крива: Възможно е нерегуларна крива, представяща вибрационния паттерн на CB с подозрителни механични проблеми.
Разстояние DTW: Стойност или крива, показваща подобието или различието между референтната и тестовата крива. По-голямото разстояние DTW указва по-голямо отклонение от нормалното работно състояние.
Чрез анализ на разстоянието DTW през времето е възможно да се детектират промени в механичното поведение на CB, такива като увеличен износ или недостиг на съвпадение, дори преди тези проблеми да станат критични.
Заключение
Анализът на вибрационни сигнали, особено използвайки Динамично Времево Скъсяване (DTW), предоставя мощен диагностичен инструмент за мониторинг на здравословното състояние на прекъсвители. Чрез сравнение на вибрационни паттерни с референтни данни и детекция на промени в временни интервали на ключови събития, е възможно да се идентифицират механични проблеми, да се мониторира абляцията на контактите и да се прогнозират потенциални откази. Този метод е подходящ както за непрекъснат мониторинг, така и за периодични инспекции, осигурявайки, че CB остават надеждни и безопасни през целия им оперативен живот.
