Vibration signal anvendelse i spændingsafbrydere
Vibrationssignalanalyse for sundhedsovervågning af kreditspær (CB)
Introduktion
Under åbning og lukning af en kreditspær (CB) genereres et vibrationssignal. Dette signal indeholder værdifuld information om udstyrets sundhedsstatus, herunder øjeblikket for buekontaktens åbning, hvilket kan indikere slitage, mekaniske problemer eller andre potentielle problemer. Et kritisk aspekt af CB-sundhedsovervågning er måling af kontaktforbrænding i skruer, som refererer til den gradvise forkortelse af buekontakterne på grund af materialetab under hver operation.
Måling af kontaktforbrænding i skruer
Buekontakterne i en CB bliver progressivt kortere, da de forbrændes under hver operation. Denne forbrændingsproces fører til en forsinkelse i det øjeblik, hvor buekontakterne berører hinanden, hvilket kan overvåges ved hjælp af vibrationssignaler. Den foreslåede metode indebærer at måle vibrationssignalet fra CB's skrog ved hjælp af en accelerometer. De indsamlede data kan bruges på to primære måder:
Sammenligning af vibrationsmønstre med en referenceoptagelse:
Kvantificering af forskellen: Ved at sammenligne det indsamlede vibrationsmønster med en referenceoptagelse (et kendt sundt tilstand for CB), er det muligt at kvantificere forskellen mellem de to. Denne sammenligning kan hjælpe med at identificere ændringer i CB's adfærd over tid, såsom øget forsinkelse i kontaktberøring på grund af forbrænding.
Tærskelbaseret detektion: En tærskel kan sættes for at udløse en alarm, hvis forskellen overstiger et bestemt niveau, hvilket indikerer, at kontakterne er slidt betydeligt og kan kræve vedligeholdelse eller udskiftning.
Detektion af tidsinterval:
Analyse af tidsinterval: Ved at analysere tidsintervallet mellem nøglehændelser i vibrationssignalet (f.eks. øjeblikket for kontaktåbning og -lukning), er det muligt at detektere ændringer i CB's mekaniske timing. For eksempel, når kontakterne slidt, kan tidsintervallet mellem starten af åbningsprocessen og den faktiske adskillelse af kontakterne øges, hvilket indikerer progressiv forbrænding.
Detektion af mekaniske problemer
Vibrationsanalyse kan også bruges til at detektere mekaniske problemer i CB. En effektiv metode til dette er brug af Dynamic Time Warping (DTW), en algoritme, der justerer og sammenligner tidsrække-data, selvom de ikke er perfekt synkroniseret. DTW er særdeles nyttig til at detektere subtile ændringer i vibrationsmønsteret, der kan indikere mekaniske anomalier, såsom misalignment, løse komponenter eller slid i bevægelige dele.
Trin for at bruge DTW i CB-vibrationsanalyse:
Dataindsamling:
Installér accelerometre på CB's skrog for at indsamle vibrationsdata under åbnings- og lukningsoperationer.
Indsamle baseline (reference) vibrationsdata fra en sund CB til sammenligning.
Forbehandling:
Filtrer og normaliser vibrationsignalerne for at fjerne støj og sikre konsekvens over forskellige målinger.
Segmenter vibrationsdataene i relevante tidsintervaller, der svarer til specifikke hændelser (f.eks. kontaktåbning, kontaktlukning).
Anvendelse af DTW-algoritme:
Anvend DTW-algoritmen for at sammenligne de indsamlede vibrationsmønstre med referencedata.
Beregn afstanden (eller lignighedsvurdering) mellem de to mønstre. En større afstand indikerer en større afvigelse fra den normale driftsforhold.
Anomalidetektion:
Sæt tærskler for DTW-afstanden for at identificere, når vibrationsmønsteret afviger betydeligt fra referencen.
Brug disse tærskler til at flagge potentielle mekaniske problemer, såsom misalignment, slid eller andre fejl.
Kontinuerlig overvågning & periodisk måling:
Implementer kontinuerlig overvågning ved regelmæssigt at indsamle vibrationsdata og sammenligne det med referencen ved hjælp af DTW.
Udfør periodiske målinger for at følge CB's langsigtede sundhed og detektere tendenser i mekanisk nedbrydning.
Eksempel: Vibrationsanalyse ved hjælp af DTW for højspændings (HV) CB'er
I det givne diagram vises en vibrationsanalyse ved hjælp af DTW for en HV-CB. Diagrammet viser sandsynligvis følgende:
X-akse: Tid (eller prøveindeks), der repræsenterer varigheden af CB-operationen (åbning eller lukning).
Y-akse: Vibrationamplitude eller en afledt metric (f.eks. acceleration) fra accelerometren.
Referencekurve: En jævn kurve, der repræsenterer vibrationsmønsteret for en sund CB.
Testkurve: En potentielt uregelmæssig kurve, der repræsenterer vibrationsmønsteret for en CB med mistænkt mekaniske problemer.
DTW-afstand: En værdi eller kurve, der viser lighed eller ulighed mellem reference- og testkurver. En højere DTW-afstand indikerer en større afvigelse fra det normale driftsforhold.
Ved at analysere DTW-afstanden over tid er det muligt at detektere ændringer i CB's mekaniske adfærd, såsom øget slid eller misalignment, endda før disse problemer bliver kritiske.
Konklusion
Vibrationsignalanalyse, især ved hjælp af Dynamic Time Warping (DTW), giver et kraftfuldt diagnosticeringsværktøj til overvågning af kreditspærers sundhed. Ved at sammenligne vibrationsmønstre med referencedata og detektere ændringer i tidsintervallerne for nøglehændelser, er det muligt at identificere mekaniske problemer, overvåge kontaktforbrænding og forudsige potentielle fejl. Denne metode er egnet til både kontinuerlig overvågning og periodiske inspektioner, der sikrer, at CB'er forbliver pålidelige og sikre gennem deres driftsliv.
