Applicazione del segnale di vibrazione nell'apparato di commutazione
Analisi del Segnale di Vibrazione per il Monitoraggio della Salute degli Interruttori (CB)
Introduzione
Durante i processi di apertura e chiusura di un interruttore (CB), viene generato un segnale di vibrazione. Questo segnale contiene informazioni preziose sullo stato di salute dell'equipaggiamento, inclusi il momento dell'apertura dei contatti d'arco, che può indicare usura, problemi meccanici o altri potenziali problemi. Un aspetto critico del monitoraggio della salute del CB è la misurazione dell'ablazione dei contatti di switchgear, che si riferisce all'accorciamento graduale dei contatti d'arco a causa della perdita di materiale durante ogni operazione.
Misurazione dell'Ablazione dei Contatti di Switchgear
I contatti d'arco di un CB diventano progressivamente più corti man mano che vengono ablati durante ogni operazione. Questo processo di ablazione porta a un ritardo nel momento in cui i contatti d'arco si toccano, che può essere monitorato utilizzando segnali di vibrazione. Il metodo proposto prevede la misurazione del segnale di vibrazione dalla carcassa del CB utilizzando un accelerometro. I dati acquisiti possono essere utilizzati in due modi principali:
Confronto dei Modelli di Vibrazione con un Registro di Riferimento:
Quantificazione della Differenza: Confrontando il modello di vibrazione acquisito con un registro di riferimento (uno stato noto sano del CB), è possibile quantificare la differenza tra i due. Questo confronto può aiutare a identificare cambiamenti nel comportamento del CB nel tempo, come ritardi aumentati nel tocco dei contatti a causa dell'ablazione.
Rilevamento Basato su Soglia: Una soglia può essere impostata per attivare un allarme se la differenza supera un certo livello, indicando che i contatti sono significativamente usurati e potrebbero richiedere manutenzione o sostituzione.
Rilevamento dell'Intervallo di Tempo:
Analisi dell'Intervallo di Tempo: Analizzando l'intervallo di tempo tra eventi chiave nel segnale di vibrazione (ad esempio, il momento dell'apertura e chiusura dei contatti), è possibile rilevare cambiamenti nella sincronizzazione meccanica del CB. Ad esempio, mentre i contatti si usurano, l'intervallo di tempo tra l'inizio del processo di apertura e la separazione effettiva dei contatti può aumentare, indicando una ablazione progressiva.
Rilevamento dei Problemi Meccanici
L'analisi delle vibrazioni può anche essere utilizzata per rilevare problemi meccanici nel CB. Un metodo efficace per questo è l'uso di Dynamic Time Warping (DTW), un algoritmo che allinea e confronta dati di serie temporali, anche se non sono perfettamente sincronizzati. DTW è particolarmente utile per rilevare cambiamenti sottili nel modello di vibrazione che possono indicare anomalie meccaniche, come disallineamento, componenti allentati o usura di parti in movimento.
Passaggi per l'Utilizzo di DTW nell'Analisi delle Vibrazioni del CB:
Raccolta dei Dati:
Installa accelerometri sulla carcassa del CB per raccogliere dati di vibrazione durante le operazioni di apertura e chiusura.
Raccogli dati di vibrazione di base (di riferimento) da un CB sano per il confronto.
Preprocessing:
Filtra e normalizza i segnali di vibrazione per rimuovere il rumore e assicurare la coerenza tra diverse misurazioni.
Segmenta i dati di vibrazione in intervalli di tempo rilevanti corrispondenti a eventi specifici (ad esempio, apertura dei contatti, chiusura dei contatti).
Applicazione dell'Algoritmo DTW:
Applica l'algoritmo DTW per confrontare i modelli di vibrazione acquisiti con i dati di riferimento.
Calcola la distanza (o punteggio di similarità) tra i due modelli. Una maggiore distanza indica una maggiore deviazione dalla condizione operativa normale.
Rilevamento delle Anomalie:
Imposta soglie per la distanza DTW per identificare quando il modello di vibrazione si discosta significativamente dal riferimento.
Utilizza queste soglie per segnalare potenziali problemi meccanici, come disallineamento, usura o altri guasti.
Monitoraggio Continuo & Misurazione Periodica:
Implementa il monitoraggio continuo raccogliendo regolarmente dati di vibrazione e confrontandoli con il riferimento utilizzando DTW.
Esegui misurazioni periodiche per tracciare la salute a lungo termine del CB e rilevare tendenze nella degradazione meccanica.
Esempio: Analisi delle Vibrazioni tramite DTW per Interruttori ad Alta Tensione (HV)
Nel grafico fornito, viene mostrata un'analisi delle vibrazioni utilizzando DTW per un CB ad alta tensione. Il grafico probabilmente mostra quanto segue:
Asse X: Tempo (o indice di campionamento) rappresentante la durata dell'operazione del CB (apertura o chiusura).
Asse Y: Ampiezza di vibrazione o una metrica derivata (ad esempio, accelerazione) dall'accelerometro.
Curva di Riferimento: Una curva liscia che rappresenta il modello di vibrazione di un CB sano.
Curva di Prova: Una curva potenzialmente irregolare che rappresenta il modello di vibrazione di un CB con sospetti problemi meccanici.
Distanza DTW: Un valore o una curva che mostra la similarità o dissimilarità tra le curve di riferimento e di prova. Una maggiore distanza DTW indica una maggiore deviazione dalla condizione operativa normale.
Analizzando la distanza DTW nel tempo, è possibile rilevare cambiamenti nel comportamento meccanico del CB, come aumento dell'usura o disallineamento, anche prima che questi problemi diventino critici.
Conclusione
L'analisi del segnale di vibrazione, in particolare utilizzando Dynamic Time Warping (DTW), fornisce uno strumento diagnostico potente per il monitoraggio della salute degli interruttori. Confrontando i modelli di vibrazione con i dati di riferimento e rilevando cambiamenti negli intervalli di tempo degli eventi chiave, è possibile identificare problemi meccanici, monitorare l'ablazione dei contatti e prevedere potenziali guasti. Questo metodo è adatto sia per il monitoraggio continuo che per ispezioni periodiche, assicurando che i CB rimangano affidabili e sicuri durante tutta la loro vita operativa.
