Paggamit sa signal sa pagkabalaka sa switchgear

Analisis sa Signal sa Pagkabalaka para sa Health Monitoring sa Circuit Breaker (CB)

Panimula

Sa panahon sa pagbukas ug pag-ila sa circuit breaker (CB), gipangutana ang isang signal sa pagkabalaka. Kini nga signal naglaman og importante nga impormasyon bahin sa estado sa kalusugan sa equipment, kasama na ang oras sa pagbukas sa arc contact, nga mahimong makapahibalo sa wear and tear, mekanikal nga problema, o uban pang potensyal nga problema. Isang kritikal nga aspeto sa health monitoring sa CB mao ang pagsukol sa ablation sa switchgear contacts, nga nagrefer sa gradual nga pag-shorten sa arcing contacts tungod sa material loss sa bawat operasyon.

Pagsukol sa Ablation sa Switchgear Contacts

Ang arcing contacts sa CB nagsugyot sa gradual nga pag-shorten tungod sa ablation sa bawat operasyon. Kini nga proseso nagresulta sa delay sa oras nga ang arcing contacts magtouch, nga mahimo mopagmonitor gamit ang signal sa pagkabalaka. Ang gipropuso nga metodo naglakip sa pagsukol sa signal sa pagkabalaka gikan sa shell sa CB gamit ang accelerometer. Ang nakolektang datos mahimo mapagamit sa duha ka primary nga paagi:

1. Pag-compare sa Vibration Patterns sa Reference Record:

• Quantifying the Difference: Tungod sa pag-compare sa nakolektang vibration pattern sa reference record (isang known healthy state sa CB), mahimo mapangkwantihi ang difference sa duha. Kini nga comparison makatabang identipikar ang mga changes sa behavior sa CB sa panahon, sama sa increased delays sa contact touch tungod sa ablation.

• Threshold-Based Detection: Mahimo iset og threshold aron ma-trigger ang alert kon ang difference mogasabot sa certain level, nga nagpakita nga ang contacts naghudlo ngadto sa significant extent ug mahimo angayon ang maintenance o replacement.

2. Detecting the Time Interval:

• Time Interval Analysis: Tungod sa pag-analyze sa time interval sa pagitan sa key events sa vibration signal (e.g., ang oras sa contact opening ug closing), mahimo mapangita ang changes sa mechanical timing sa CB. Halimbawa, kon ang contacts naghudlo, ang time interval sa pagtuman sa opening process ug actual separation sa contacts mohimo sa increase, nga nagpakita sa progressive ablation.

Pagdetektar sa Mekanikal nga Problema

Ang vibration analysis usab mahimo mapagamit sa pagdetektar sa mekanikal nga problema sa CB. Isang effective nga metodo para niini mao ang Dynamic Time Warping (DTW), isang algorithm nga nag-align ug nag-compare sa time series data, bisan dili sila perfectly synchronized. Ang DTW labi nga useful sa pagdetektar sa subtle changes sa vibration pattern nga mahimong makapahibalo sa mekanikal nga anomaly, sama sa misalignment, loose components, o wear sa moving parts.

Steps for Using DTW in CB Vibration Analysis:

1. Data Collection:

• Install accelerometers sa CB shell aron makolektar ang vibration data sa panahon sa opening ug closing operations.

• Collect baseline (reference) vibration data gikan sa healthy CB para sa comparison.

2. Preprocessing:

• Filter ug normalize ang vibration signals aron matangtang ang noise ug ensure consistency across different measurements.

• Segment ang vibration data sa relevant time intervals corresponding sa specific events (e.g., contact opening, contact closing).

3. DTW Algorithm Application:

• Apply the DTW algorithm aron mapagcompare ang collected vibration patterns sa reference data.

• Calculate the distance (or similarity score) between the two patterns. A larger distance indicates a greater deviation from the normal operating condition.

4. Anomaly Detection:

• Set thresholds for the DTW distance to identify when the vibration pattern deviates significantly from the reference.

• Use these thresholds to flag potential mechanical issues, such as misalignment, wear, or other faults.

5. Continuous Monitoring & Periodic Measurement:

• Implement continuous monitoring by regularly collecting vibration data and comparing it against the reference using DTW.

• Perform periodic measurements to track the long-term health of the CB and detect trends in mechanical degradation.

Example: Vibration Analysis by DTW for High-Voltage (HV) CBs

Sa gihatag nga graph, gitungharon ang vibration analysis gamit ang DTW alang sa HV CB. Ang graph likely displays the following:

• X-Axis: Time (or sample index) representing the duration of the CB operation (opening or closing).

• Y-Axis: Vibration amplitude or a derived metric (e.g., acceleration) from the accelerometer.

• Reference Curve: A smooth curve representing the vibration pattern of a healthy CB.

• Test Curve: A potentially irregular curve representing the vibration pattern of a CB with suspected mechanical issues.

• DTW Distance: A value or curve showing the similarity or dissimilarity between the reference and test curves. A higher DTW distance indicates a greater deviation from the normal operating condition.

By analyzing the DTW distance over time, it is possible to detect changes in the CB's mechanical behavior, such as increased wear or misalignment, even before these issues become critical.

Conclusion

Ang vibration signal analysis, particularly using Dynamic Time Warping (DTW), provides a powerful diagnostic tool for monitoring the health of circuit breakers. By comparing vibration patterns with reference data and detecting changes in the time intervals of key events, it is possible to identify mechanical issues, monitor contact ablation, and predict potential failures. This method is suitable for both continuous monitoring and periodic inspections, ensuring that CBs remain reliable and safe throughout their operational life.