Aplicació del senyal de vibració en el quadre de distribució
Anàlisi de senyals de vibració per al monitoratge de la salut dels interruptors automàtics (CB)
Introducció
Durant els processos d'obertura i tancament d'un interruptor automàtic (CB), es genera un senyal de vibració. Aquest senyal conté informació valiosa sobre l'estat de salut de l'equipament, incloent el moment de l'apertura del contacte d'arc, que pot indicar desgast, problemes mecànics o altres possibles problemes. Un aspecte crític del monitoratge de la salut del CB és la mesura de l'ablació dels contactes del cuadre de distribució, que es refereix a l'encurtament gradual dels contactes d'arc degut a la pèrdua de material en cada operació.
Mesura de l'ablació dels contactes del cuadre de distribució
Els contactes d'arc d'un CB es van fent progressivament més curts a mesura que s'ablateixen en cada operació. Aquest procés d'ablació porta un retard en el moment instantani en què els contactes d'arc toquen, el qual es pot monitorar utilitzant senyals de vibració. El mètode proposat implica mesurar el senyal de vibració de la carcassa del CB mitjançant un acceleròmetre. Les dades adquirides es poden utilitzar de dues maneres principals:
Comparació de patrons de vibració amb un registre de referència:
Quantificació de la diferència: Comparant el patron de vibració adquirit amb un registre de referència (un estat conegut de salut del CB), és possible quantificar la diferència entre els dos. Aquesta comparació pot ajudar a identificar canvis en el comportament del CB a lo llarg del temps, com ara retards creixents en el contacte a causa de l'ablació.
Detecció basada en llindars: Es pot establir un llindar per activar una alerta si la diferència supera un cert nivell, indicant que els contactes s'han desgastat significativament i podrien necessitar manteniment o substitució.
Detecció de l'interval de temps:
Anàlisi de l'interval de temps: Analitzant l'interval de temps entre esdeveniments clau en el senyal de vibració (per exemple, el moment de l'apertura del contacte i el tancament), és possible detectar canvis en la sincronització mecànica del CB. Per exemple, a mesura que els contactes es desgasten, l'interval de temps entre l'inici del procés d'apertura i la separació real dels contactes pot augmentar, indicant ablació progressiva.
Detecció de problemes mecànics
L'anàlisi de vibracions també es pot utilitzar per detectar problemes mecànics en el CB. Un mètode eficaç per a això és l'ús de la Deformació Temporal Dinàmica (DTW), un algoritme que alineja i compara dades de sèries temporals, fins i tot si no estan perfectament sincronitzades. La DTW és particularment útil per detectar canvis subtils en el patron de vibració que podrien indicar anomalies mecàniques, com ara desalineació, components suaus o desgast en parts mòbils.
Passos per utilitzar la DTW en l'anàlisi de vibracions del CB:
Recopilació de dades:
Instal·la acceleròmetres a la carcassa del CB per recopilar dades de vibració durant les operacions d'obertura i tancament.
Recopila dades de vibració de referència (baseline) d'un CB sani per a la comparació.
Preprocessament:
Filtra i normalitza els senyals de vibració per eliminar soroll i assegurar la consistència en diferents mesures.
Segmenta les dades de vibració en intervals de temps rellevants corresponents a esdeveniments específics (per exemple, apertura del contacte, tancament del contacte).
Aplicació de l'algoritme DTW:
Aplica l'algoritme DTW per comparar els patrons de vibració recopilats amb les dades de referència.
Calcula la distància (o puntuació de similitud) entre els dos patrons. Una distància més gran indica una major desviació de la condició normal d'operació.
Detecció d'anomalies:
Estableix llindars per a la distància DTW per identificar quan el patron de vibració es desvia significativament de la referència.
Utilitza aquests llindars per marcar possibles problemes mecànics, com ara desalineació, desgast o altres falles.
Monitoratge continu & Mesurament periòdic:
Implementa el monitoratge continu recopilant regularment dades de vibració i comparant-les amb la referència utilitzant la DTW.
Realitza mesuraments periòdics per seguir la salut a llarg termini del CB i detectar tendències en la degradació mecànica.
Exemple: Anàlisi de vibracions per DTW per a CBs de alta tensió (HV)
En el gràfic proporcionat, es mostra una anàlisi de vibracions utilitzant DTW per a un CB de alta tensió. El gràfic probablement mostri el següent:
Eix X: Temps (o índex de mostra) que representa la durada de l'operació del CB (obertura o tancament).
Eix Y: Amplitud de vibració o una mètrica derivada (per exemple, acceleració) de l'acceleròmetre.
Corba de referència: Una corba suau que representa el patron de vibració d'un CB sani.
Corba de prova: Una corba potencialment irregular que representa el patron de vibració d'un CB amb problemes mecànics sospechats.
Distància DTW: Un valor o corba que mostra la similitud o dissimilitud entre les corbes de referència i prova. Una distància DTW més gran indica una major desviació de la condició normal d'operació.
Analitzant la distància DTW a lo llarg del temps, és possible detectar canvis en el comportament mecànic del CB, com ara augment del desgast o desalineació, fins i tot abans que aquests problemes es converteixin en crítics.
Conclusió
L'anàlisi de senyals de vibració, especialment utilitzant la Deformació Temporal Dinàmica (DTW), proporciona una eina diagnòstica potent per al monitoratge de la salut dels interruptors automàtics. Comparant patrons de vibració amb dades de referència i detectant canvis en els intervals de temps d'esdeveniments clau, és possible identificar problemes mecànics, monitorar l'ablació dels contactes i preveure possibles fallades. Aquest mètode és adequat tant per al monitoratge continu com per a inspeccions periòdiques, assegurant que els CBs rebin fiabilitat i seguretat a lo llarg de la seva vida operativa.
