Primena vibracionih signala u komutacionom uređaju
Analiza vibracionog signala za praćenje zdravstvenog stanja prekidača (CB)
Uvod
Tokom procesa otvaranja i zatvaranja prekidača (CB), generiše se vibracioni signal. Ovaj signal sadrži vredne informacije o zdravstvenom stanju opreme, uključujući trenutak otvaranja lukove kontakta, što može ukazivati na istrošenje, mehaničke probleme ili druge potencijalne probleme. Jedan ključni aspekt praćenja zdravstvenog stanja CB je merenje ablacije kontaktne armature, što se odnosi na postepeno skraćivanje lukovih kontakata zbog gubitka materijala tokom svake operacije.
Merenje ablacije kontaktne armature
Lukovi kontakta prekidača postepeno skraćuju dok se abliru tokom svake operacije. Ovaj proces ablacije dovodi do kašnjenja u trenutku kada lukovi kontakta dodirnu, što se može pratiti pomoću vibracionih signala. Predloženi metod uključuje merenje vibracionog signala sa oklopne kutije CB pomoću akcelerometra. Preuzeta podataka mogu se koristiti na dva glavna načina:
Upoređivanje vibracionih obrazaca sa referentnim snimkom:
Kvantifikacija razlike: Upoređivanjem preuzetog vibracionog obrazca sa referentnim snimkom (poznato zdravo stanje CB), moguće je kvantifikovati razliku između ova dva. Ovo upoređivanje može pomoći da se identifikuju promene u ponašanju CB-a tokom vremena, kao što su povećani kašnjenji u dodirnu kontakata zbog ablacije.
Detekcija bazirana na pragu: Može se postaviti prag koji će aktivirati alarm ako se razlika prevaziđe određeni nivo, ukazivajući da su kontakti značajno istrošeni i da možda zahtevaju održavanje ili zamenu.
Detektovanje vremenskog intervala:
Analiza vremenskog intervala: Analizom vremenskog intervala između ključnih događaja u vibracionom signalu (npr., trenutak otvaranja i zatvaranja kontakta), moguće je detektovati promene u mehaničkom vremenu CB. Na primer, kako se kontakti istrošavaju, vremenski interval između početka procesa otvaranja i zapravne separacije kontakata može povećati, ukazivajući na postepenu ablaciju.
Detektovanje mehaničkih problema
Analiza vibracija takođe se može koristiti za detektovanje mehaničkih problema u CB. Jedan efikasan metod za to je korišćenje algoritma dinamičkog poravnavanja vremenskih serija (DTW), koji poravnava i upoređuje vremenske serije podataka, čak i ako nisu savršeno sinhronizovane. DTW je posebno koristan za detektovanje finih promena u vibracionom obrazcu koje mogu ukazivati na mehaničke anomalije, kao što su neusaglašenost, rastegnuti komponeti ili istrošenje pokretnih delova.
Koraci za korišćenje DTW u analizi vibracija CB:
Sakupljanje podataka:
Instalirati akcelerometre na oklopnu kutiju CB-a za sakupljanje podataka o vibraciji tokom operacija otvaranja i zatvaranja.
Sakupiti bazne (referentne) podatke o vibraciji sa zdravog CB-a za upoređivanje.
Predprocesiranje:
Filtrirati i normalizovati vibracione signale kako bi se uklonio šum i osigurala konzistentnost između različitih merenja.
Segmentirati podatke o vibraciji na relevantne vremenske intervale koji odgovaraju specifičnim događajima (npr., otvaranje kontakta, zatvaranje kontakta).
Primena algoritma DTW:
Primijeniti algoritam DTW za upoređivanje prikupljenih vibracionih obrazaca sa referentnim podacima.
Izračunati rastojanje (ili koeficijent sličnosti) između ta dva obrasca. Veće rastojanje ukazuje na veću devijaciju od normalnog radnog stanja.
Detektovanje anomalija:
Postaviti pruge za rastojanje DTW-a kako bi se identifikovalo kada se vibracioni obrazac značajno razlikuje od referentnog.
Koristiti ove pruge za označavanje potencijalnih mehaničkih problema, poput neusaglašenosti, istrošenja ili drugih grešaka.
Neprekidno praćenje i periodičko merenje:
Implementirati neprekidno praćenje redovitim sakupljanjem podataka o vibraciji i njihovim upoređivanjem sa referentnim podacima pomoću DTW.
Izvršavati periodička merenja kako bi se pratilo dugoročno zdravstveno stanje CB-a i detektovale trendovi mehaničkog degradiranja.
Primer: Analiza vibracija pomoću DTW za visokonaponske (HV) prekidače
Na datom grafikonu prikazana je analiza vibracija pomoću DTW za HV prekidač. Grafikon verovatno prikazuje sledeće:
X-os: Vreme (ili indeks uzorka) predstavlja trajanje operacije CB (otvaranje ili zatvaranje).
Y-os: Amplituda vibracije ili izvedeni pokazatelj (npr., akceleracija) sa akcelerometra.
Referentna kriva: Glatka kriva koja predstavlja vibracioni obrazac zdravog CB-a.
Testna kriva: Potencijalno neravnomerna kriva koja predstavlja vibracioni obrazac CB-a sa sumnjivim mehaničkim problemima.
Rastojanje DTW: Vrednost ili kriva koja pokazuje sličnost ili nesličnost između referentne i testne krive. Veće rastojanje DTW ukazuje na veću devijaciju od normalnog radnog stanja.
Analizom rastojanja DTW tokom vremena, moguće je detektovati promene u mehaničkom ponašanju CB, kao što su povećano istrošenje ili neusaglašenost, čak i pre nego što se ti problemi pretvore u kritične.
Zaključak
Analiza vibracionih signala, posebno korišćenjem dinamičkog poravnavanja vremenskih serija (DTW), pruža moćno dijagnostičko sredstvo za praćenje zdravstvenog stanja prekidača. Upoređivanjem vibracionih obrazaca sa referentnim podacima i detektovanjem promena u vremenskim intervalima ključnih događaja, moguće je identifikovati mehaničke probleme, pratiti ablaciju kontakata i predvideti potencijalne greške. Ovaj metod je pogodan za neprekidno praćenje i periodičke inspekcije, obezbeđujući da CB ostaju pouzdani i sigurni tokom celog vremena rada.
