Zastosowanie sygnału wibracyjnego w szafie przełącznikowej
Analiza sygnału wibracji do monitorowania kondycji przekaźnika (CB)
Wstęp
Podczas procesów otwierania i zamykania przekaźnika (CB) generowany jest sygnał wibracyjny. Ten sygnał zawiera cenne informacje o stanie kondycji urządzenia, w tym moment otwarcia kontaktu łuku elektrycznego, co może wskazywać na zużycie, problemy mechaniczne lub inne potencjalne problemy. Jednym z kluczowych aspektów monitorowania kondycji CB jest pomiar ablacji kontaktów aparatury rozdzielczej, który odnosi się do stopniowego skracania się kontaktów łuku elektrycznego w wyniku utraty materiału podczas każdej operacji.
Pomiar ablacji kontaktów aparatury rozdzielczej
Kontakty łuku elektrycznego przekaźnika stopniowo skracają się, ponieważ są ablowane podczas każdej operacji. Proces ten prowadzi do opóźnienia w momencie, gdy kontakty łuku elektrycznego stykają się, co można monitorować za pomocą sygnałów wibracji. Propozycja metody polega na pomiarze sygnału wibracji z obudowy przekaźnika przy użyciu akcelerometru. Uzyskane dane mogą być wykorzystane na dwa główne sposoby:
Porównanie wzorów wibracji z referencyjnym zapisem:
Kwantyfikacja różnicy: Porównując uzyskany wzór wibracji z referencyjnym zapisem (znany stan zdrowy przekaźnika), można kwantyfikować różnicę między nimi. To porównanie może pomóc w identyfikacji zmian w zachowaniu przekaźnika w czasie, takich jak zwiększone opóźnienia w dotyku kontaktów w wyniku ablacji.
Wykrywanie opartego na progu: Można ustawić próg, który wyzwoli alarm, jeśli różnica przekroczy określony poziom, wskazując, że kontakty znacznie się zużyły i mogą wymagać konserwacji lub wymiany.
Wykrywanie przedziału czasowego:
Analiza przedziału czasowego: Analizując przedział czasowy między kluczowymi zdarzeniami w sygnale wibracji (np. moment otwarcia i zamknięcia kontaktów), można wykryć zmiany w mechanicznym czasowaniu przekaźnika. Na przykład, gdy kontakty się zużywają, przedział czasowy między rozpoczęciem procesu otwierania a faktycznym rozdzieleniem kontaktów może zwiększyć się, wskazując postępującą ablację.
Wykrywanie problemów mechanicznych
Analiza wibracji może również służyć do wykrywania problemów mechanicznych w przekaźniku. Jedną z efektywnych metod jest Dynamic Time Warping (DTW), algorytm, który wyrównuje i porównuje dane szeregów czasowych, nawet jeśli nie są idealnie zsynchronizowane. DTW jest szczególnie przydatny do wykrywania subtelnych zmian w wzorze wibracji, które mogą wskazywać na anomalie mechaniczne, takie jak nierównoległość, luźne elementy lub zużycie części ruchomych.
Kroki stosowania DTW w analizie wibracji przekaźnika (CB):
Zbieranie danych:
Zainstaluj akcelerometry na obudowie przekaźnika, aby zbierać dane wibracji podczas operacji otwierania i zamykania.
Zbierz bazowe (referencyjne) dane wibracji z przekaźnika w dobrym stanie dla porównania.
Przetwarzanie wstępne:
Filtruj i normalizuj sygnały wibracji, aby usunąć szum i zapewnić spójność między różnymi pomiarami.
Podziel dane wibracji na odpowiednie przedziały czasowe odpowiadające konkretnym zdarzeniom (np. otwarcie kontaktu, zamknięcie kontaktu).
Stosowanie algorytmu DTW:
Zastosuj algorytm DTW do porównania zebranych wzorów wibracji z danymi referencyjnymi.
Oblicz odległość (lub wskaźnik podobieństwa) między dwoma wzorcami. Większa odległość wskazuje na większe odchylenie od normalnego stanu pracy.
Wykrywanie anomalii:
Ustaw progi dla odległości DTW, aby identyfikować, kiedy wzorzec wibracji znacząco odbiega od referencyjnego.
Użyj tych progów, aby zaznaczyć potencjalne problemy mechaniczne, takie jak nierównoległość, zużycie lub inne awarie.
Ciągłe monitorowanie i okresowe pomiary:
Wdrożenie ciągłego monitorowania poprzez regularne zbieranie danych wibracji i porównywanie ich z referencyjnymi za pomocą DTW.
Wykonaj okresowe pomiary, aby śledzić długoterminową kondycję przekaźnika i wykrywać trendy degradacji mechanicznej.
Przykład: Analiza wibracji z użyciem DTW dla przekaźników wysokiego napięcia (HV)
Na podanym wykresie przedstawiona jest analiza wibracji z użyciem DTW dla przekaźnika wysokiego napięcia (HV). Wykres prawdopodobnie wyświetla następujące dane:
Oś X: Czas (lub indeks próbkowania) reprezentujący trwanie operacji przekaźnika (otwieranie lub zamykanie).
Oś Y: Amplituda wibracji lub pochodna miara (np. przyspieszenie) z akcelerometru.
Krzywa referencyjna: Gładka krzywa reprezentująca wzorzec wibracji przekaźnika w dobrym stanie.
Krzywa testowa: Potencjalnie nieregularna krzywa reprezentująca wzorzec wibracji przekaźnika z podejrzanymi problemami mechanicznymi.
Odległość DTW: Wartość lub krzywa pokazująca podobieństwo lub niepodobieństwo między krzywą referencyjną a testową. Większa odległość DTW wskazuje na większe odchylenie od normalnego stanu pracy.
Analizując odległość DTW w czasie, można wykryć zmiany w mechanicznym zachowaniu przekaźnika, takie jak zwiększone zużycie lub nierównoległość, nawet przed tym, zanim te problemy stają się krytyczne.
Podsumowanie
Analiza sygnału wibracji, szczególnie z użyciem Dynamic Time Warping (DTW), oferuje potężne narzędzie diagnostyczne do monitorowania kondycji przekaźników. Poprzez porównywanie wzorców wibracji z danymi referencyjnymi i wykrywanie zmian w przedziałach czasowych kluczowych zdarzeń, można identyfikować problemy mechaniczne, monitorować ablację kontaktów i przewidywać potencjalne awarie. Ta metoda jest odpowiednia zarówno do ciągłego monitorowania, jak i okresowych inspekcji, zapewniając, że przekaźniki pozostają niezawodne i bezpieczne przez cały okres eksploatacji.
