Primjena vibracijskog signala u prekidačkim uređajima
Analiza vibracijskog signala za praćenje stanja prekidača (CB)
Uvod
Tijekom procesa otvaranja i zatvaranja prekidača (CB), generira se vibracijski signal. Taj signal sadrži vrijedne informacije o stanju opreme, uključujući trenutak otvaranja luka, što može ukazivati na istraživanje, mehaničke probleme ili druge potencijalne probleme. Jedan ključni aspekt praćenja stanja CB-a jest mjerenje ablacije kontaktâ sklopovske opreme, što se odnosi na postepeno skraćivanje lukovitih kontakata zbog gubitka materijala tijekom svake operacije.
Mjerenje ablacije kontakata sklopovske opreme
Lukoviti kontakti CB-a postepeno skraćuju se kako se abliraju tijekom svake operacije. Taj proces ablacije dovodi do kašnjenja u trenutku kada lukoviti kontakti dodirnu, što se može pratiti pomoću vibracijskih signala. Predložena metoda uključuje mjerenje vibracijskog signala s ljuske CB-a pomoću akcelerometra. Prikupljene podatke može se koristiti na dva glavna načina:
Usporedba vibracijskih uzoraka s referentnim snimkom:
Kvantifikacija razlike: Usporedbom prikupljenog vibracijskog uzorka s referentnim snimkom (poznato zdravo stanje CB-a), moguće je kvantificirati razliku između ova dva. Ova usporedba može pomoći u identifikaciji promjena u ponašanju CB-a tijekom vremena, poput povećanih kašnjenja u dodiru kontakata zbog ablacije.
Otkriće temeljeno na pragovima: Može se postaviti prag koji će pokrenuti alarm ako razlika premaši određenu razinu, upućujući na to da su kontakti značajno istraženi i možda zahtijevaju održavanje ili zamjenu.
Otkriće vremenskog intervala:
Analiza vremenskog intervala: Analizom vremenskog intervala između ključnih događaja u vibracijskom signalu (npr., trenutak otvaranja i zatvaranja kontakta) moguće je otkriti promjene u mehaničkom vremenu CB-a. Na primjer, kako se kontakti istražuju, vremenski interval između početka procesa otvaranja i stvarnog odvajanja kontakata može se povećati, upućujući na postepenu ablaciju.
Otkriće mehaničkih problema
Analiza vibracija također se može koristiti za otkriće mehaničkih problema u CB-u. Jedna učinkovita metoda za to jest upotreba algoritma Dinamičko Vrijeme Savijanja (DTW), koji poravnava i uspoređuje serije vremenskih podataka, čak i ako nisu savršeno sinkronizirane. DTW je posebno koristan za otkriće subtilnih promjena u vibracijskom uzorku koje mogu upućivati na mehaničke anomalije, poput neslaganja, raskočenih dijelova ili istraživanja pokretnih dijelova.
Koraci za upotrebu DTW-a u analizi vibracija CB-a:
Prikupljanje podataka:
Instalirajte akcelerometre na ljusku CB-a za prikupljanje vibracijskih podataka tijekom operacija otvaranja i zatvaranja.
Prikupite bazne (referentne) vibracijske podatke s zdravog CB-a za usporedbu.
Predobradba:
Filtrirajte i normalizirajte vibracijske signale kako biste uklonili šum i osigurali konzistentnost različitih mjerenja.
Segmentirajte vibracijske podatke u relevantne vremenske intervale koji odgovaraju određenim događajima (npr., otvaranje kontakta, zatvaranje kontakta).
Primjena algoritma DTW:
Primijenite algoritam DTW za usporedbu prikupljenih vibracijskih uzoraka s referentnim podacima.
Izračunajte udaljenost (ili ocjenu sličnosti) između ta dva uzorka. Veća udaljenost upućuje na veću devijaciju od normalnog radnog stanja.
Otkriće anomalija:
Postavite pragove za udaljenost DTW-a kako biste identificirali kada vibracijski uzorak značajno odstupa od referente.
Upotrijebite te pragove za označavanje potencijalnih mehaničkih problema, poput neslaganja, istraživanja ili drugih grešaka.
Neprekidno praćenje i periodičko mjerenje:
Implementirajte neprekidno praćenje redovitim prikupljanjem vibracijskih podataka i njihovom usporedbom s referentnom podacima pomoću DTW-a.
Obavljajte periodička mjerenja kako biste pratile dugoročno zdravlje CB-a i otkrivale trendove u mehaničkoj degradaciji.
Primjer: Analiza vibracija pomoću DTW-a za visokonaponske (HV) prekidače
Na prikazanom grafikonu prikazana je analiza vibracija pomoću DTW-a za HV prekidač. Grafikon vjerojatno prikazuje sljedeće:
X-os: Vrijeme (ili indeks uzorka) predstavlja trajanje operacije CB-a (otvaranje ili zatvaranje).
Y-os: Amplituda vibracije ili izvedena metrika (npr., akceleracija) s akcelerometra.
Referentni krivulja: Glatka krivulja koja predstavlja vibracijski uzorak zdravog CB-a.
Testna krivulja: Potencijalno nepravilna krivulja koja predstavlja vibracijski uzorak CB-a s sumnjivim mehaničkim problemima.
UDaljenost DTW-a: Vrijednost ili krivulja koja pokazuje sličnost ili nesličnost između referentne i testne krivulje. Veća udaljenost DTW-a upućuje na veću devijaciju od normalnog radnog stanja.
Analizom udaljenosti DTW-a tijekom vremena moguće je otkriti promjene u mehaničkom ponašanju CB-a, poput povećanog istraživanja ili neslaganja, čak i prije nego što ti problemi postanu kritični.
Zaključak
Analiza vibracijskog signala, posebno korištenjem Dinamičkog Vremena Savijanja (DTW), pruža moćno dijagnostičko sredstvo za praćenje zdravlja prekidača. Usporedbom vibracijskih uzoraka s referentnim podacima i otkrivanjem promjena u vremenskim intervalima ključnih događaja, moguće je identificirati mehaničke probleme, pratiti ablaciju kontakata i predviđati potencijalne propade. Ova metoda odgovara kako za neprekidno praćenje, tako i za periodička pregleda, osiguravajući da CB-ovi ostaju pouzdani i sigurni tijekom cijelog operativnog života.
