Vibrációs jel alkalmazása a kapcsolókészülékeknél
Áramköri Törésvédő (CB) Egészségügyi Monitorozásához szolgáló rezgésszignálanalízis
Bevezetés
Az áramköri törésvédő (CB) nyitási és záró folyamata során rezgésszignál keletkezik. Ez a szignál értékes információkat tartalmaz az eszköz egészségügyi állapotáról, beleértve a hídon lévő kapcsolatok megnyitásának pillanatát, ami viselkedésbeli sérüléseket, mechanikai problémákat vagy egyéb potenciális hibákat jelezhet. A CB egészségügyi monitorozás egy kritikus aspektusa a kapcsolók anyagvesztésének mérése, amely arra utal, hogy a hídon lévő kapcsolatok minden művelet során lassan rövidebbek lesznek.
Kapcsolók Anyagvesztésének Mérése
A CB hídon lévő kapcsolói lassan rövidebbek lesznek, mivel minden művelet során anyagvesztést szenvednek. Ez a folyamat késlelteti a hídon lévő kapcsolatok érintkezésének időpillanatát, amit rezgésszignálokkal lehet figyelni. A javasolt módszerben gyorsulásmérőt használnak a CB burkolóján, hogy a rezgésszignált mérjék. Az adatok két fő módon használhatók:
Rezgéscsaládok összehasonlítása referenciarekorddal:
Különbség kvantifikálása: Az adott rezgéscsalád összehasonlítható egy referenciarekorddal (egy ismert egészséges CB állapota), így meghatározható a különbség a kettő között. Ez a hasonlítás segít azonosítani a CB viselkedésének változásait idővel, például a növekvő késleltetéseket a kapcsolatok érintkezésekor az anyagvesztés miatt.
Küszöbérték alapú észlelés: Beállítható egy küszöbérték, amely riasztást aktivál, ha a különbség meghaladja egy bizonyos szintet, jelezve, hogy a kapcsolók jelentősen elhasznultak, és karbantartást vagy cserére van szükség.
Időintervallum észlelése:
Időintervallum analízise: A rezgésszignál kulcseseményei (pl. a kapcsolat megnyitásának és bezárásának pillanata) közötti időintervallum elemzése révén lehetséges a CB mechanikai időzítésének változásainak észlelése. Például, ahogy a kapcsolók elhasznulnak, a nyitási folyamat kezdete és a kapcsolatok valódi szétválasztódása közötti időintervallum növekedhet, ami a lassú anyagvesztést jelezzi.
Mechanikai Problémák Észlelése
A rezgésszignálanalízis segítségével mechanikai problémákat is lehet észlelni a CB-ben. Egy hatékony módszer erre a dinamikus időtorzítás (DTW) algoritmus, amely idősor-adatokat igazít és összehasonlít, még akkor is, ha nem tökéletesen szinkronizáltak. A DTW különösen hasznos a rezgéscsaládokban fellépő finom változások észlelésére, amelyek mechanikai anomáliákat, mint a térdeltetés, a lökődő alkatrészek vagy a mozgó részek elhasznulása, jelezhetnek.
A DTW alkalmazása a CB rezgésszignál-analízisben:
Adatszolgáltatás:
Gyorsulásmérők telepítése a CB burkolójára a rezgésszignál adatgyűjtéséhez nyitási és záró műveletek során.
Referencia (egészséges CB) rezgésszignál-adatok gyűjtése összehasonlításhoz.
Előfeldolgozás:
A rezgésszignálok szűrése és normalizálása zaj eltávolítása és konzisztencia biztosítása a különböző mérések között.
A rezgésszignál-adatok szegmentálása releváns időintervallumokra, amelyek specifikus eseményekhez (pl. kapcsolat megnyitása, kapcsolat bezárása) tartoznak.
DTW algoritmus alkalmazása:
A DTW algoritmus alkalmazása a gyűjtött rezgéscsaládok és a referenciaadatok összehasonlításához.
A két család közötti távolság (vagy hasonlósági pontszám) kiszámítása. A nagyobb távolság nagyobb eltérést jelöl a normális működési állapototól.
Anomália észlelés:
Küszöbértékek beállítása a DTW-távolság értékeinek, hogy azonosítsa, amikor a rezgéscsalád jelentősen eltér a referenciától.
Ezeket a küszöbértékeket használva feljelölhetők a potenciális mechanikai problémák, mint a térdeltetés, elhasznulás vagy egyéb hibák.
Folyamatos monitorozás & időszakos mérés:
Folyamatos monitorozás implementálása, rendszeresen gyűjtve rezgésszignál-adatokat és összehasonlítva őket a referenciaadatokkal a DTW segítségével.
Időszakos mérések végzése a CB hosszú távú egészségügyi állapotának követéséhez és a mechanikai romlás trendjeinek észleléséhez.
Példa: Rezgésszignál-analízis DTW segítségével Magas Feszültségű (MF) CB-knél
A megadott diagramon DTW segítségével végzett rezgésszignál-analízis látható egy MF CB-nél. A diagram valószínűleg a következőket mutatja:
X-tengely: Idő (vagy mintaszám), amely a CB működésének (nyitás vagy zárás) idejét jelöli.
Y-tengely: Rezgéscsalád amplitúdója vagy egy levezetett metrika (pl. gyorsulás) a gyorsulásmérőtől.
Referencia görbe: Sima görbe, amely egy egészséges CB rezgéscsaládját jelöli.
Teszt görbe: Lehet, hogy szabálytalan görbe, amely egy gyanús mechanikai problémával rendelkező CB rezgéscsaládját jelöli.
DTW távolság: Érték vagy görbe, amely a referencia és a teszt görbék közötti hasonlóságot vagy eltérést mutatja. A nagyobb DTW távolság nagyobb eltérést jelöl a normális működési állapototól.
A DTW távolság időbeli elemzésével lehetséges a CB mechanikai viselkedésének változásainak észlelése, mint például a növekvő elhasznulás vagy térdeltetés, még mielőtt ezek a problémák kritikussá válnak.
Következtetés
A rezgésszignál-analízis, különösen a dinamikus időtorzítás (DTW) segítségével, erőteljes diagnosztikai eszközt nyújt a CB-k egészségügyi monitorozásához. A rezgéscsaládok összehasonlítása referenciaadatokkal és a kulcsesemények időintervallumának változásainak észlelése lehetővé teszi a mechanikai problémák azonosítását, a kapcsolók anyagvesztésének monitorozását és a potenciális hibák előrejelezését. Ez a módszer alkalmas mind a folyamatos monitorozásra, mind a periódikus vizsgálatokra, garantálva, hogy a CB-k megbízhatók és biztonságosak maradjanak működési élettük során.
