Vibrasjonsignalapplikasjon i spedbrytere
Vibrasjonsanalyse for helseovervåking av strømbrytere (CB)
Introduksjon
Under åpning og stenging av en strømbryter (CB) genereres det en vibrasjonssignal. Dette signalet inneholder verdifulle opplysninger om utstyrets helsestatus, inkludert øyeblikket da buekontakten åpnes, som kan indikere slitasje, mekaniske problemer eller andre potensielle problemer. Et kritisk aspekt ved helseovervåking av CB er måling av slitasjen på sparker, som refererer til den gradvise forkorting av buetakkene som følge av materieltap under hver operasjon.
Måling av sparkeres slitasje
Buetakkene i en CB blir gradvis kortere når de erodes under hver operasjon. Denne erosjonsprosessen fører til en forsinkelse i tidsmomentet da buetakkene treffer hverandre, noe som kan overvåkes ved hjelp av vibrasjonssignaler. Det foreslåtte metoden innebærer måling av vibrasjonssignalet fra skallet til CB ved bruk av en akselerometer. De innsamlede dataene kan brukes på to hovedmåter:
Sammenligning av vibrasjonsmønstre med et referanseopptak:
Kvantifisering av forskjellen: Ved å sammenligne det innsamlede vibrasjonsmønsteret med et referanseopptak (en kjent sunn tilstand for CB), er det mulig å kvantifisere forskjellen mellom de to. Denne sammenligningen kan hjelpe med å identifisere endringer i CBs atferd over tid, som økte forsinkelser i kontaktberøring som følge av erosjon.
Grensebasert deteksjon: En grense kan settes for å utløse en alarm hvis forskjellen overskrider et visst nivå, noe som indikerer at kontaktene har slitt seg betydelig og kan trenge vedlikehold eller erstattelse.
Deteksjon av tidsintervall:
Analyse av tidsintervall: Ved å analysere tidsintervallet mellom nøkkelpunkter i vibrasjonssignalet (f.eks. øyeblikket for kontaktåpning og -stenging), er det mulig å oppdage endringer i CBs mekaniske timing. For eksempel, som kontaktene slites ned, kan tidsintervallet mellom starten av åpningsprosessen og den faktiske separasjonen av kontaktene øke, noe som indikerer progressiv erosjon.
Oppdaging av mekaniske problemer
Vibrasjonsanalyse kan også brukes til å oppdage mekaniske problemer i CB. En effektiv metode for dette er bruk av Dynamisk Tidsoverføring (DTW), en algoritme som justerer og sammenligner tidsrekkesdata, selv om de ikke er perfekt synkronisert. DTW er spesielt nyttig for å oppdage subtile endringer i vibrasjonsmønsteret som kan indikere mekaniske anomali, som misjustering, løse komponenter eller slitasje på bevegelige deler.
Trinn for bruk av DTW i CB-vibrasjonsanalyse:
Datainnsamling:
Installer akselerometere på CB-skallet for å samle inn vibrasjonsdata under åpning og stenging.
Sammel referansedata (baselinje) fra en sunn CB for sammenligning.
Forhåndsbehandling:
Filtrer og normaliser vibrasjonssignalene for å fjerne støy og sikre konsistens over ulike målinger.
Segmenter vibrasjonsdataene i relevante tidsintervaller som svarer til spesifikke hendelser (f.eks. kontaktåpning, kontaktstenging).
Bruk av DTW-algoritme:
Bruk DTW-algoritmen for å sammenligne de innsamlte vibrasjonsmønstrene med referansedata.
Beregn avstanden (eller likhetsscore) mellom de to mønstrene. En større avstand indikerer en større avvik fra normal driftsbetingelse.
Anomalideteksjon:
Sett grenser for DTW-avstand for å identifisere når vibrasjonsmønsteret avviker betydelig fra referansen.
Bruk disse grensene til å flagge potensielle mekaniske problemer, som misjustering, slitasje eller andre feil.
Kontinuerlig overvåking & periodisk måling:
Implementer kontinuerlig overvåking ved regelmessig innsamling av vibrasjonsdata og sammenligning mot referansen ved hjelp av DTW.
Utfør periodiske målinger for å spore CBs langtidshelse og oppdage trender i mekanisk degradasjon.
Eksempel: Vibrasjonsanalyse ved DTW for høyspennings (HV) CBs
I det gitt grafen vises en vibrasjonsanalyse ved hjelp av DTW for en HV CB. Grafen viser sannsynligvis følgende:
X-akse: Tid (eller prøveindeks) som representerer varigheten av CB-operasjonen (åpning eller stenging).
Y-akse: Vibrasjonsamplitude eller en derivert metrikk (f.eks. akselerasjon) fra akselerometern.
Referansekurve: En jevn kurve som representerer vibrasjonsmønsteret til en sunn CB.
Testkurve: En potensielt uregelmessig kurve som representerer vibrasjonsmønsteret til en CB med mistenkt mekaniske problemer.
DTW-avstand: En verdi eller kurve som viser likheten eller ulikheten mellom referanse- og testkurvene. En høyere DTW-avstand indikerer et større avvik fra normal driftsbetingelse.
Ved å analysere DTW-avstanden over tid, er det mulig å oppdage endringer i CBs mekaniske atferd, som økt slitasje eller misjustering, selv før disse problemene blir kritiske.
Konklusjon
Vibrasjonsanalyse, spesielt ved bruk av Dynamisk Tidsoverføring (DTW), gir et kraftig diagnostisk verktøy for overvåking av strømbryterers helse. Ved å sammenligne vibrasjonsmønstre med referansedata og oppdage endringer i tidsintervaller for nøkkelpunkter, er det mulig å identifisere mekaniske problemer, overvåke kontakterosjon og forutsi potensielle feil. Denne metoden er egnet for både kontinuerlig overvåking og periodiske inspeksjoner, og sikrer at CBer forbli pålitelige og trygge gjennom hele deres driftsliv.
