Aplicación de la señal de vibración en el equipo de conmutación
Análisis de Señales de Vibración para el Monitoreo de la Salud del Interruptor (CB)
Introducción
Durante los procesos de apertura y cierre de un interruptor (CB), se genera una señal de vibración. Esta señal contiene información valiosa sobre el estado de salud del equipo, incluyendo el momento de la apertura del contacto arqueado, lo que puede indicar desgaste, problemas mecánicos u otros posibles problemas. Un aspecto crítico del monitoreo de la salud del CB es la medición de la ablación de los contactos de la caja de interruptores, que se refiere al acortamiento gradual de los contactos arqueados debido a la pérdida de material durante cada operación.
Medición de la Ablación de Contactos de Cajas de Interruptores
Los contactos arqueados de un CB se vuelven progresivamente más cortos a medida que se ablan durante cada operación. Este proceso de ablación lleva a un retraso en el instante temporal cuando los contactos arqueados tocan, lo cual puede ser monitoreado utilizando señales de vibración. El método propuesto implica medir la señal de vibración desde la carcasa del CB usando un acelerómetro. Los datos adquiridos pueden utilizarse de dos maneras principales:
Comparación de Patrones de Vibración con un Registro de Referencia:
Cuantificación de la Diferencia: Al comparar el patrón de vibración adquirido con un registro de referencia (un estado conocido de salud del CB), es posible cuantificar la diferencia entre ambos. Esta comparación puede ayudar a identificar cambios en el comportamiento del CB a lo largo del tiempo, como retrasos aumentados en el toque de contactos debido a la ablación.
Detección Basada en Umbral: Se puede establecer un umbral para activar una alerta si la diferencia excede cierto nivel, indicando que los contactos se han desgastado significativamente y pueden requerir mantenimiento o reemplazo.
Detección del Intervalo de Tiempo:
Análisis del Intervalo de Tiempo: Al analizar el intervalo de tiempo entre eventos clave en la señal de vibración (por ejemplo, el momento de la apertura y cierre de los contactos), es posible detectar cambios en el tiempo mecánico del CB. Por ejemplo, a medida que los contactos se desgastan, el intervalo de tiempo entre el inicio del proceso de apertura y la separación real de los contactos puede aumentar, indicando ablación progresiva.
Detección de Problemas Mecánicos
El análisis de vibraciones también se puede utilizar para detectar problemas mecánicos en el CB. Un método eficaz para esto es el uso de Dynamic Time Warping (DTW), un algoritmo que alinea y compara datos de series temporales, incluso si no están perfectamente sincronizados. DTW es particularmente útil para detectar cambios sutiles en el patrón de vibración que pueden indicar anomalías mecánicas, como desalineación, componentes sueltos o desgaste en partes móviles.
Pasos para Usar DTW en el Análisis de Vibraciones del CB:
Recopilación de Datos:
Instale acelerómetros en la carcasa del CB para recopilar datos de vibración durante las operaciones de apertura y cierre.
Recopile datos de vibración de referencia (basal) de un CB sano para la comparación.
Preprocesamiento:
Filtre y normalice las señales de vibración para eliminar ruido y garantizar consistencia en diferentes mediciones.
Segmente los datos de vibración en intervalos de tiempo relevantes correspondientes a eventos específicos (por ejemplo, apertura de contacto, cierre de contacto).
Aplicación del Algoritmo DTW:
Aplique el algoritmo DTW para comparar los patrones de vibración recopilados con los datos de referencia.
Calcule la distancia (o puntuación de similitud) entre los dos patrones. Una mayor distancia indica una mayor desviación de la condición operativa normal.
Detección de Anomalías:
Establezca umbrales para la distancia DTW para identificar cuando el patrón de vibración se desvía significativamente de la referencia.
Utilice estos umbrales para marcar posibles problemas mecánicos, como desalineación, desgaste u otras fallas.
Monitoreo Continuo y Medición Periódica:
Implemente el monitoreo continuo recopilando regularmente datos de vibración y comparándolos con la referencia usando DTW.
Realice mediciones periódicas para rastrear la salud a largo plazo del CB y detectar tendencias en la degradación mecánica.
Ejemplo: Análisis de Vibraciones por DTW para CBs de Alta Tensión (HV)
En el gráfico proporcionado, se muestra un análisis de vibraciones utilizando DTW para un CB de alta tensión. El gráfico probablemente muestre lo siguiente:
Eje X: Tiempo (o índice de muestra) que representa la duración de la operación del CB (apertura o cierre).
Eje Y: Amplitud de vibración o una métrica derivada (por ejemplo, aceleración) del acelerómetro.
Curva de Referencia: Una curva suave que representa el patrón de vibración de un CB sano.
Curva de Prueba: Una curva potencialmente irregular que representa el patrón de vibración de un CB con problemas mecánicos sospechosos.
Distancia DTW: Un valor o curva que muestra la similitud o disimilitud entre las curvas de referencia y prueba. Una mayor distancia DTW indica una mayor desviación de la condición operativa normal.
Al analizar la distancia DTW a lo largo del tiempo, es posible detectar cambios en el comportamiento mecánico del CB, como un aumento del desgaste o desalineación, incluso antes de que estos problemas se vuelvan críticos.
Conclusión
El análisis de señales de vibración, especialmente utilizando Dynamic Time Warping (DTW), proporciona una poderosa herramienta de diagnóstico para el monitoreo de la salud de los interruptores. Al comparar patrones de vibración con datos de referencia y detectar cambios en los intervalos de tiempo de eventos clave, es posible identificar problemas mecánicos, monitorear la ablación de contactos y predecir posibles fallos. Este método es adecuado tanto para el monitoreo continuo como para las inspecciones periódicas, asegurando que los CBs permanezcan confiables y seguros a lo largo de su vida operativa.
