Penerapan sinyal getaran pada peralatan switching
Analisis Sinyal Getaran untuk Pemantauan Kesehatan Pemutus Sirkuit (CB)
Pendahuluan
Selama proses membuka dan menutup pemutus sirkuit (CB), sinyal getaran dihasilkan. Sinyal ini mengandung informasi berharga tentang status kesehatan peralatan, termasuk saat kontak busur terbuka, yang dapat menunjukkan keausan, masalah mekanis, atau potensi masalah lainnya. Salah satu aspek penting dari pemantauan kesehatan CB adalah pengukuran abrasi kontak switchgear, yang merujuk pada pendekatan bertahap dari kontak busur karena hilangnya material selama setiap operasi.
Pengukuran Abrasi Kontak Switchgear
Kontak busur CB menjadi semakin pendek seiring dengan abrasinya selama setiap operasi. Proses abrasi ini menyebabkan penundaan dalam waktu saat kontak busur bersentuhan, yang dapat dipantau menggunakan sinyal getaran. Metode yang diusulkan melibatkan pengukuran sinyal getaran dari cangkang CB menggunakan akselerometer. Data yang diperoleh dapat digunakan dalam dua cara utama:
Membandingkan Pola Getaran dengan Rekaman Referensi:
Mengkuantifikasi Perbedaan: Dengan membandingkan pola getaran yang diperoleh dengan rekaman referensi (keadaan sehat CB yang diketahui), dimungkinkan untuk mengkuantifikasi perbedaan antara keduanya. Perbandingan ini dapat membantu mengidentifikasi perubahan dalam perilaku CB seiring waktu, seperti penundaan yang meningkat dalam sentuhan kontak karena abrasi.
Deteksi Berbasis Ambang Batas: Ambang batas dapat ditetapkan untuk memicu peringatan jika perbedaan melebihi tingkat tertentu, menunjukkan bahwa kontak telah aus secara signifikan dan mungkin memerlukan perawatan atau penggantian.
Mendeteksi Interval Waktu:
Analisis Interval Waktu: Dengan menganalisis interval waktu antara peristiwa kunci dalam sinyal getaran (misalnya, saat pembukaan kontak dan penutupan), dimungkinkan untuk mendeteksi perubahan dalam timing mekanis CB. Misalnya, seiring kontak aus, interval waktu antara awal proses pembukaan dan pemisahan kontak yang sebenarnya dapat meningkat, menunjukkan abrasi progresif.
Mendeteksi Masalah Mekanis
Analisis getaran juga dapat digunakan untuk mendeteksi masalah mekanis pada CB. Salah satu metode efektif untuk ini adalah penggunaan Dynamic Time Warping (DTW), algoritma yang menyelaraskan dan membandingkan data time series, bahkan jika mereka tidak sepenuhnya sinkron. DTW sangat berguna untuk mendeteksi perubahan halus dalam pola getaran yang mungkin menunjukkan anomali mekanis, seperti kesalahan posisi, komponen longgar, atau keausan pada bagian bergerak.
Langkah-langkah Penggunaan DTW dalam Analisis Getaran CB:
Pengumpulan Data:
Pasang akselerometer pada cangkang CB untuk mengumpulkan data getaran selama operasi membuka dan menutup.
Kumpulkan data getaran baseline (referensi) dari CB sehat untuk perbandingan.
Praproses:
Filter dan normalisasi sinyal getaran untuk menghilangkan noise dan memastikan konsistensi di antara pengukuran yang berbeda.
Bagi data getaran menjadi interval waktu yang relevan sesuai dengan peristiwa spesifik (misalnya, pembukaan kontak, penutupan kontak).
Aplikasi Algoritma DTW:
Terapkan algoritma DTW untuk membandingkan pola getaran yang dikumpulkan dengan data referensi.
Hitung jarak (atau skor kemiripan) antara kedua pola. Jarak yang lebih besar menunjukkan penyimpangan yang lebih besar dari kondisi operasi normal.
Deteksi Anomali:
Tetapkan ambang batas untuk jarak DTW untuk mengidentifikasi saat pola getaran menyimpang secara signifikan dari referensi.
Gunakan ambang batas ini untuk menandai potensi masalah mekanis, seperti kesalahan posisi, keausan, atau kerusakan lainnya.
Pemantauan Kontinu & Pengukuran Berkala:
Laksanakan pemantauan kontinu dengan mengumpulkan data getaran secara teratur dan membandingkannya dengan referensi menggunakan DTW.
Lakukan pengukuran berkala untuk melacak kesehatan jangka panjang CB dan mendeteksi tren degradasi mekanis.
Contoh: Analisis Getaran dengan DTW untuk CB Tegangan Tinggi (HV)
Pada grafik yang disediakan, analisis getaran menggunakan DTW ditampilkan untuk CB tegangan tinggi. Grafik mungkin menampilkan hal-hal berikut:
Sumbu X: Waktu (atau indeks sampel) yang mewakili durasi operasi CB (membuka atau menutup).
Sumbu Y: Amplitudo getaran atau metrik turunan (misalnya, percepatan) dari akselerometer.
Kurva Referensi: Kurva mulus yang mewakili pola getaran CB sehat.
Kurva Uji: Kurva yang mungkin tidak teratur yang mewakili pola getaran CB dengan masalah mekanis yang dicurigai.
Jarak DTW: Nilai atau kurva yang menunjukkan kemiripan atau ketidakmiripan antara kurva referensi dan uji. Jarak DTW yang lebih tinggi menunjukkan penyimpangan yang lebih besar dari kondisi operasi normal.
Dengan menganalisis jarak DTW seiring waktu, dimungkinkan untuk mendeteksi perubahan dalam perilaku mekanis CB, seperti peningkatan keausan atau kesalahan posisi, bahkan sebelum masalah-masalah tersebut menjadi kritis.
Kesimpulan
Analisis sinyal getaran, terutama menggunakan Dynamic Time Warping (DTW), memberikan alat diagnostik yang kuat untuk memantau kesehatan pemutus sirkuit. Dengan membandingkan pola getaran dengan data referensi dan mendeteksi perubahan dalam interval waktu peristiwa kunci, dimungkinkan untuk mengidentifikasi masalah mekanis, memantau abrasi kontak, dan memprediksi potensi kegagalan. Metode ini cocok untuk pemantauan kontinu dan inspeksi berkala, memastikan bahwa CB tetap andal dan aman sepanjang masa operasionalnya.
