Penggunaan isyarat getaran dalam peralatan pemutus sambungan
Analisis Isyarat Getaran untuk Pemantauan Kesihatan Pengutus Litar (CB)
Pengenalan
Semasa proses membuka dan menutup pengutus litar (CB), isyarat getaran dihasilkan. Isyarat ini mengandungi maklumat bernilai tentang status kesihatan peralatan, termasuk ketika kontak busur terbuka, yang boleh menunjukkan keausan, masalah mekanikal, atau masalah potensial lain. Salah satu aspek penting pemantauan kesihatan CB adalah pengukuran ablasan kontak switchgear, yang merujuk kepada pendekatan bertahap kontak busur akibat kehilangan bahan semasa setiap operasi.
Pengukuran Ablasan Kontak Switchgear
Kontak busur CB menjadi semakin pendek seiring dengan ablasan semasa setiap operasi. Proses ablasan ini menyebabkan penundaan pada masa ketika kontak busur bersentuhan, yang boleh dipantau menggunakan isyarat getaran. Kaedah yang dicadangkan melibatkan pengukuran isyarat getaran dari cangkang CB menggunakan accelerometer. Data yang diperoleh boleh digunakan dalam dua cara utama:
Membandingkan Pola Getaran dengan Rekod Rujukan:
Mengkuantifikasi Perbezaan: Dengan membandingkan pola getaran yang diperoleh dengan rekod rujukan (keadaan sihat CB yang diketahui), dimungkinkan untuk mengkuantifikasi perbezaan antara keduanya. Perbandingan ini dapat membantu mengenal pasti perubahan dalam tingkah laku CB sepanjang masa, seperti penundaan yang meningkat dalam sentuhan kontak akibat ablasan.
Pengesanan Berdasarkan Ambang: Ambang dapat ditetapkan untuk memicu peringatan jika perbezaan melebihi tahap tertentu, menunjukkan bahwa kontak telah aus secara signifikan dan mungkin memerlukan penyelenggaraan atau penggantian.
Mendeteksi Selang Waktu:
Analisis Selang Waktu: Dengan menganalisis selang waktu antara peristiwa kunci dalam isyarat getaran (misalnya, ketika pembukaan kontak dan penutupan), dimungkinkan untuk mendeteksi perubahan dalam timing mekanikal CB. Sebagai contoh, seiring dengan kontak yang aus, selang waktu antara permulaan proses pembukaan dan pemisahan sebenarnya kontak mungkin bertambah, menunjukkan ablasan bertahap.
Mendeteksi Masalah Mekanikal
Analisis getaran juga boleh digunakan untuk mendeteksi masalah mekanikal pada CB. Salah satu kaedah yang efektif untuk ini adalah penggunaan Dynamic Time Warping (DTW), algoritma yang menyelaraskan dan membandingkan data siri masa, walaupun mereka tidak sepenuhnya disinkronkan. DTW sangat berguna untuk mendeteksi perubahan halus dalam pola getaran yang mungkin menunjukkan anomali mekanikal, seperti misalignment, komponen longgar, atau keausan pada bahagian bergerak.
Langkah-langkah untuk Menggunakan DTW dalam Analisis Getaran CB:
Pengumpulan Data:
Pasang accelerometer pada cangkang CB untuk mengumpulkan data getaran semasa operasi membuka dan menutup.
Kumpulkan data getaran dasar (rujukan) dari CB sihat untuk perbandingan.
Praproses:
Tapis dan normalisasikan isyarat getaran untuk menghilangkan hingar dan memastikan konsistensi di antara pengukuran yang berbeda.
Segmen data getaran ke dalam selang waktu yang relevan sesuai dengan peristiwa tertentu (misalnya, pembukaan kontak, penutupan kontak).
Penerapan Algoritma DTW:
Terapkan algoritma DTW untuk membandingkan pola getaran yang dikumpulkan dengan data rujukan.
Hitung jarak (atau skor kemiripan) antara kedua pola. Jarak yang lebih besar menunjukkan penyimpangan yang lebih besar dari keadaan operasi normal.
Pengesanan Anomali:
Tetapkan ambang untuk jarak DTW untuk mengenal pasti apabila pola getaran menyimpang secara signifikan dari rujukan.
Gunakan ambang-ambang ini untuk menandakan masalah mekanikal potensial, seperti misalignment, keausan, atau cacat lainnya.
Pemantauan Berterusan & Pengukuran Berkala:
Laksanakan pemantauan berterusan dengan mengumpulkan data getaran secara berkala dan membandingkannya dengan rujukan menggunakan DTW.
Lakukan pengukuran berkala untuk melacak kesihatan jangka panjang CB dan mendeteksi trend degradasi mekanikal.
Contoh: Analisis Getaran oleh DTW untuk Pengutus Litar Tegangan Tinggi (HV)
Dalam grafik yang diberikan, analisis getaran menggunakan DTW ditunjukkan untuk CB HV. Grafik mungkin menampilkan berikut:
Sumbu X: Masa (atau indeks sampel) yang mewakili durasi operasi CB (membuka atau menutup).
Sumbu Y: Amplitudo getaran atau metrik yang diturunkan (misalnya, percepatan) dari accelerometer.
Kurva Rujukan: Kurva yang mulus mewakili pola getaran CB yang sihat.
Kurva Ujian: Kurva yang mungkin tidak teratur mewakili pola getaran CB dengan masalah mekanikal yang diduga.
Jarak DTW: Nilai atau kurva yang menunjukkan kemiripan atau perbedaan antara kurva rujukan dan ujian. Jarak DTW yang lebih tinggi menunjukkan penyimpangan yang lebih besar dari keadaan operasi normal.
Dengan menganalisis jarak DTW sepanjang masa, dimungkinkan untuk mendeteksi perubahan dalam tingkah laku mekanikal CB, seperti keausan yang meningkat atau misalignment, bahkan sebelum masalah-masalah tersebut menjadi kritis.
Kesimpulan
Analisis isyarat getaran, terutamanya menggunakan Dynamic Time Warping (DTW), memberikan alat diagnosis yang kuat untuk memantau kesihatan pengutus litar. Dengan membandingkan pola getaran dengan data rujukan dan mendeteksi perubahan dalam selang waktu peristiwa kunci, dimungkinkan untuk mengenal pasti masalah mekanikal, memantau ablasan kontak, dan meramalkan kegagalan potensial. Kaedah ini sesuai untuk pemantauan berterusan dan pemeriksaan berkala, memastikan CB tetap dapat diandalkan dan selamat sepanjang hayat operasionalnya.
