การใช้งานสัญญาณสั่นสะเทือนในอุปกรณ์สวิตช์เกียร์
การวิเคราะห์สัญญาณสั่นสะเทือนสำหรับการตรวจสอบสุขภาพของตัวตัดวงจร (CB)
บทนำ
ระหว่างกระบวนการเปิดและปิดของตัวตัดวงจร (CB) จะมีสัญญาณสั่นสะเทือนเกิดขึ้น สัญญาณนี้มีข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับสภาพสุขภาพของอุปกรณ์ รวมถึงช่วงเวลาที่อาร์กสัมผัสเปิด ซึ่งสามารถบ่งบอกถึงการสึกหรอ ปัญหาทางกลไก หรือปัญหาอื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้น หนึ่งในแง่มุมสำคัญของการตรวจสอบสุขภาพของ CB คือ การวัดการสึกกร่อนของคอนแทคสวิตช์เกียร์ ซึ่งหมายถึงการสั้นลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของคอนแทคอาร์กเนื่องจากการสูญเสียวัสดุในแต่ละครั้งที่ทำงาน
การวัดการสึกกร่อนของคอนแทคสวิตช์เกียร์
คอนแทคอาร์กของ CB จะสั้นลงเรื่อย ๆ เนื่องจากการสึกกร่อนในแต่ละครั้งที่ทำงาน กระบวนการสึกกร่อนนี้ทำให้เกิดความล่าช้าในการสัมผัสของคอนแทคอาร์ก ซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยใช้สัญญาณสั่นสะเทือน วิธีที่เสนอคือการวัดสัญญาณสั่นสะเทือนจากเปลือกของ CB โดยใช้อุปกรณ์วัดความเร่ง ข้อมูลที่ได้มาสามารถใช้งานได้สองวิธีหลัก:
เปรียบเทียบรูปแบบสั่นสะเทือนกับบันทึกอ้างอิง:
การวัดความแตกต่าง: โดยการเปรียบเทียบรูปแบบสั่นสะเทือนที่ได้กับบันทึกอ้างอิง (สภาพสุขภาพที่ทราบว่าดีของ CB) สามารถวัดความแตกต่างระหว่างทั้งสองได้ การเปรียบเทียบนี้สามารถช่วยระบุการเปลี่ยนแปลงในพฤติกรรมของ CB ตามเวลา เช่น การเพิ่มขึ้นของความล่าช้าในการสัมผัสคอนแทคเนื่องจากการสึกกร่อน
การตรวจจับโดยใช้ค่าเกณฑ์: สามารถตั้งค่าเกณฑ์เพื่อทริกเกอร์เตือนหากความแตกต่างเกินระดับที่กำหนด แสดงว่าคอนแทคสึกหรอมากแล้วและอาจต้องการการบำรุงรักษาหรือเปลี่ยนใหม่
การตรวจจับช่วงเวลา:
การวิเคราะห์ช่วงเวลา: โดยการวิเคราะห์ช่วงเวลาระหว่างเหตุการณ์สำคัญในสัญญาณสั่นสะเทือน (เช่น ช่วงเวลาที่คอนแทคเปิดและปิด) สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในเวลาการทำงานทางกลไกของ CB ได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อคอนแทคสึกหรอ ช่วงเวลาระหว่างการเริ่มเปิดและคอนแทคแยกออกจากกันอาจเพิ่มขึ้น บ่งบอกถึงการสึกกร่อนอย่างค่อยเป็นค่อยไป
การตรวจจับปัญหาทางกลไก
การวิเคราะห์สัญญาณสั่นสะเทือนยังสามารถใช้เพื่อตรวจจับปัญหาทางกลไกใน CB วิธีที่มีประสิทธิภาพหนึ่งคือการใช้ Dynamic Time Warping (DTW) ซึ่งเป็นอัลกอริทึมที่ปรับและเปรียบเทียบข้อมูลอนุกรมเวลา แม้ว่าจะไม่ได้ซิงโครไนซ์อย่างสมบูรณ์ DTW มีประโยชน์มากในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในรูปแบบสั่นสะเทือนที่อาจบ่งบอกถึงความผิดปกติทางกลไก เช่น การไม่ตรงแนว ส่วนประกอบหลวม หรือการสึกหรอของส่วนที่เคลื่อนไหว
ขั้นตอนการใช้ DTW ในการวิเคราะห์สั่นสะเทือนของ CB:
การรวบรวมข้อมูล:
ติดตั้งอุปกรณ์วัดความเร่งบนเปลือกของ CB เพื่อรวบรวมข้อมูลสั่นสะเทือนระหว่างการเปิดและปิด
รวบรวมข้อมูลสั่นสะเทือนฐาน (อ้างอิง) จาก CB ที่มีสุขภาพดีสำหรับการเปรียบเทียบ
การเตรียมข้อมูล:
กรองและปรับมาตรฐานสัญญาณสั่นสะเทือนเพื่อลบเสียงรบกวนและรับประกันความสอดคล้องในการวัดต่าง ๆ
แบ่งข้อมูลสั่นสะเทือนออกเป็นช่วงเวลาที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์เฉพาะ (เช่น การเปิดคอนแทค การปิดคอนแทค)
การใช้อัลกอริทึม DTW:
ใช้อัลกอริทึม DTW เพื่อเปรียบเทียบรูปแบบสั่นสะเทือนที่รวบรวมกับข้อมูลอ้างอิง
คำนวณระยะทาง (หรือคะแนนความคล้ายคลึง) ระหว่างรูปแบบทั้งสอง ระยะทางที่มากขึ้นบ่งบอกถึงการเบี่ยงเบนจากสภาพการทำงานปกติ
การตรวจจับความผิดปกติ:
ตั้งค่าเกณฑ์สำหรับระยะทาง DTW เพื่อระบุเมื่อรูปแบบสั่นสะเทือนเบี่ยงเบนจากอ้างอิงอย่างมาก
ใช้เกณฑ์เหล่านี้เพื่อแสดงปัญหาทางกลไกที่อาจเกิดขึ้น เช่น การไม่ตรงแนว การสึกหรอ หรือความผิดปกติอื่น ๆ
การตรวจสอบต่อเนื่องและการวัดเป็นระยะ:
ดำเนินการตรวจสอบต่อเนื่องโดยการรวบรวมข้อมูลสั่นสะเทือนอย่างสม่ำเสมอและเปรียบเทียบกับอ้างอิงโดยใช้ DTW
ทำการวัดเป็นระยะเพื่อติดตามสุขภาพระยะยาวของ CB และตรวจจับแนวโน้มการเสื่อมสภาพทางกลไก
ตัวอย่าง: การวิเคราะห์สั่นสะเทือนโดยใช้ DTW สำหรับตัวตัดวงจรแรงดันสูง (HV)
ในกราฟที่ให้มา แสดงการวิเคราะห์สั่นสะเทือนโดยใช้ DTW สำหรับ HV CB กราฟนี้อาจแสดงดังนี้:
แกน X: เวลา (หรือดัชนีตัวอย่าง) ที่แทนระยะเวลาการทำงานของ CB (เปิดหรือปิด)
แกน Y: แอมพลิจูดสั่นสะเทือนหรือเมตริกที่ได้มา (เช่น การเร่ง) จากอุปกรณ์วัดความเร่ง
เส้นโค้งอ้างอิง: เส้นโค้งที่เรียบแสดงรูปแบบสั่นสะเทือนของ CB ที่มีสุขภาพดี
เส้นโค้งทดสอบ: เส้นโค้งที่อาจไม่เรียบแสดงรูปแบบสั่นสะเทือนของ CB ที่มีปัญหาทางกลไกที่สงสัย
ระยะทาง DTW: ค่าหรือเส้นโค้งที่แสดงความคล้ายคลึงหรือความแตกต่างระหว่างเส้นโค้งอ้างอิงและเส้นโค้งทดสอบ ระยะทาง DTW ที่มากขึ้นบ่งบอกถึงการเบี่ยงเบนจากสภาพการทำงานปกติ
โดยการวิเคราะห์ระยะทาง DTW ตามเวลา สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในพฤติกรรมทางกลไกของ CB ได้ เช่น การสึกหรอเพิ่มขึ้นหรือการไม่ตรงแนว แม้กระทั่งก่อนที่ปัญหาเหล่านี้จะกลายเป็นปัญหาที่สำคัญ
สรุป
การวิเคราะห์สัญญาณสั่นสะเทือน โดยเฉพาะการใช้ Dynamic Time Warping (DTW) ให้เครื่องมือวินิจฉัยที่ทรงพลังสำหรับการตรวจสอบสุขภาพของตัวตัดวงจร ด้วยการเปรียบเทียบรูปแบบสั่นสะเทือนกับข้อมูลอ้างอิงและตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาของเหตุการณ์สำคัญ สามารถระบุปัญหาทางกลไก ตรวจสอบการสึกกร่อนของคอนแทค และคาดการณ์ความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นได้ วิธีนี้เหมาะสมสำหรับการตรวจสอบต่อเนื่องและการตรวจเป็นระยะ ทำให้ CB ยังคงเชื่อถือได้และปลอดภัยตลอดอายุการใช้งาน
