Visió general dels mètodes de diagnòstic de defectes per a interruptors de corrent alternada d'alta tensió
1. Quins són els paràmetres característics de la forma d'ona de la corrent de la bobina en els mecanismes d'operació dels interruptors de corrent d'alta tensió? Com es poden extreure aquests paràmetres característics del senyal original de corrent de la bobina de desconnectat?
Resposta: Els paràmetres característics de la forma d'ona de la corrent de la bobina en els mecanismes d'operació dels interruptors de corrent d'alta tensió poden incloure el següent:
Corrent màxima estacionària: El valor màxim de corrent estacionària en la forma d'ona de la bobina de l'electromagnet, que representa la posició on el nucli de l'electromagnet es mou i es queda breument a la seva posició límit.
Durada: La durada de la forma d'ona de la corrent de la bobina de l'electromagnet, que sol oscil·lar entre una dotzena i més d'un centenar de mil·lisegons.
Temps d'ascens abans de l'activació del nucli: El temps necessari perquè la forma d'ona de la corrent pugui ascendir de zero fins al primer pic de corrent.
Temps de descens: El temps necessari perquè la forma d'ona de la corrent pugui descendir del primer pic de corrent fins al segon forat. Això correspon al moment en què el pistó de l'armadura comença a moure's, impacta el mecanisme de desconnectat i el porta a la posició límit de l'armadura de l'electromagnet.
Forma de la forma d'ona: La forma general de la forma d'ona, com ara un pols únic, múltiples polsos o una forma d'ona periòdica.
Frequència: Si la forma d'ona és periòdica, la seva frequència és un paràmetre important.
Per extreure aquests paràmetres característics del senyal original de corrent de la bobina de desconnectat, normalment són necessaris els següents passos:
Mostreig: Utilitza equipament de mostreig adequat amb una taxa de mostreig suficient per mostrejar contínuament la corrent de la bobina i convertir el senyal a forma digital.
Filtratge: Filtra les dades mostrejades per eliminar el soroll de freqüència alta per a una millor identificació de les característiques de la forma d'ona.
Detecció de pics: Troba el valor màxim del senyal filtrat per determinar la corrent màxima.
Mesurament de la durada: Calcula la durada detectant els punts de temps on la forma d'ona comença i acaba a partir de la corrent zero.
Mesurament del temps d'ascens i descens: Calcula el temps d'ascens i descens detectant els punts de temps des de la corrent zero fins al pic de corrent i des del pic de corrent tornant a la corrent zero, respectivament.
Anàlisi de la forma: Utilitza mètodes matemàtics o tècniques de ajust de formes d'ona per analitzar la forma de la forma d'ona.
Anàlisi de la frequència: Si la forma d'ona és periòdica, utilitza la transformada de Fourier o la funció d'autocorrelació per estimar la frequència.
Aquests passos normalment requereixen eines de processament de senyals i anàlisi de dades (com ara MATLAB, les biblioteques NumPy i SciPy de Python, etc.). Extreure aquests paràmetres característics ajuda a monitoritzar i analitzar el rendiment dels mecanismes d'operació dels interruptors de corrent d'alta tensió. Cal tenir en compte que s'han de prendre les mesures de seguretat adequades quan s'estiguin manipulant corrents d'alta tensió per prevenir xocs elèctrics accidentals o altres perillos.
2. Quins algoritmes es poden utilitzar per extreure paràmetres característics com amplituds de pics i forats i els seus punts de temps corresponents de les formes d'ona de la corrent de la bobina? Especifiqueu-los.
Resposta: Per extreure paràmetres característics com amplituds de pics i forats i els seus punts de temps corresponents de les formes d'ona de la corrent de la bobina, es poden utilitzar diversos algoritmes de processament i anàlisi de senyals. La segmentació de la forma d'ona i la comparació segment a segment es poden utilitzar per obtenir paràmetres característics. Els següents són alguns algoritmes i mètodes habituals:
Algoritmes de detecció de pics: Aquests algoritmes poden detectar pics en les formes d'ona, incloent pics màxims i forats mínims. Alguns algoritmes comuns inclouen el mètode de llindar, el mètode de finestra desplaçable, mètodes basats en gradient, etc.
Algoritmes de detecció de creuaments de zero: Aquests algoritmes poden detectar transicions en les formes d'ona de positiva a negativa o de negativa a positiva, sovint utilitzats conjuntament amb la detecció de pics i forats.
Transformada de Fourier: Pot convertir la forma d'ona de la corrent de la bobina al domini de freqüència, extreure informació de pics i forats en el domini de freqüència, i després mapar-la de nou al domini temporal a través de la transformada inversa per obtenir informació temporal.
Algoritmes d'integració i diferenciació: L'integració es pot utilitzar per estimar l'amplitud de la forma d'ona, mentre que la diferenciació es pot utilitzar per estimar la pendent dels pics i forats, inferint així els seus punts de temps.
Ajust de formes d'ona: Ajustant models de formes d'ona com els models gaussians, S-curves, etc., per estimar les posicions i amplituds de pics i forats. Ajustant els paràmetres teòrics dels electromagnets per generar formes d'ona de corrent de la bobina que s'aproximin continuament a les dades de mesura reals, així s'obtenen paràmetres característics de la forma d'ona de la corrent real de la bobina a partir dels paràmetres teòrics.
Anàlisi per finestres: Segmenta la forma d'ona en petites finestres i extreu paràmetres característics dins de cada finestra per capturar canvis en pics i forats.
Mètodes basats en derivades: Calcula la derivada de la forma d'ona per trobar les posicions dels pics i forats; els punts on la derivada es converteix en zero són punts extrems.
Aquests algoritmes es poden utilitzar individualment o en combinació, amb la elecció específica que depèn de la naturalesa de l'ona i els requisits de l'aplicació específica. En les aplicacions pràctiques, el coneixement del domini i les eines d'anàlisi de dades són típicament combinats per assegurar una extracció precisa dels paràmetres característics de les ones de corrent de bobina.
3. Quins paràmetres característics té el senyal d'acceleració de vibració dels mecanismes d'operació dels interruptors de corrent elevada durant les operacions d'obertura i tancament? Com es poden extreure aquests paràmetres característics dels senyals mecànics de vibració mesurats dels interruptors de corrent elevada?
Resposta: El senyal d'acceleració de vibració dels mecanismes d'operació dels interruptors de corrent elevada durant les operacions d'obertura i tancament pot contenir molts paràmetres característics que proporcionen informació important sobre el rendiment i l'estat del mecanisme. Els següents són alguns possibles paràmetres característics i mètodes per extreure'ls:
Acceleració màxima: El valor màxim d'acceleració en el senyal de vibració, típicament expressat en unitats g (acceleració gravitacional).
Durada: La durada de l'esdeveniment de vibració, típicament en mil·lisegons o segons.
Components de freqüència: A través de la transformada de Fourier o la transformada ràpida de Fourier (FFT) i altres mètodes d'anàlisi espectral, es poden extreure els components de freqüència en el senyal de vibració per identificar l'ocurrència de qualsevol component de freqüència.
Amplitud de vibració: L'amplitud del senyal de vibració, que es pot expressar com la distància des del pícu al zero.
Valor pic a pic: L'amplitud de vibració d'un cicle complet en el senyal de vibració, típicament utilitzat per identificar vibracions periòdiques.
Nombre de polsos: Per a les vibracions multi-puls, es pot calcular el nombre de polsos en un període de temps determinat.
Forma de l'ona d'acceleració: La forma d'ona del senyal de vibració es pot utilitzar per analitzar l'inici, final i durada de la vibració.
Components d'alta freqüència: Identificar els components de vibració d'alta freqüència, que podrien indicar inestabilitat o dany del mecanisme.
Per extreure aquests paràmetres característics, normalment són necessaris els següents passos:
Adquisició del senyal de vibració: Utilitzar sensors adequats (com acceleròmetres) per recollir els senyals de vibració del mecanisme d'operació de l'interruptor de corrent elevada.
Digitalització del senyal: Convertir el senyal de vibració analògic a format digital per a l'anàlisi posterior.
Filtratge i reducció de soroll: Filtrar i reduir el soroll del senyal de vibració per eliminar el soroll i millorar la qualitat del senyal.
Extracció de característiques: Utilitzar eines de processament de senyals (com FFT) i mètodes d'anàlisi de vibració per extreure els paràmetres característics mencionats. Els senyals de vibració es transformen mitjançant la transformada de Fourier; els senyals de diferents freqüències es superposen a diferents moments per generar ones de vibració d'acceleració que aproximen la corba de vibració real, obtenint paràmetres característics de dades reals a partir de dades teòriques.
Anàlisi de dades: Analitzar els paràmetres característics extrets per identificar problemes de rendiment o anormalitats en el mecanisme.
L'anàlisi d'aquests paràmetres característics es pot utilitzar per monitoritzar l'estat de salut dels interruptors de corrent elevada, identificar fallades potencials i prendre mesures de manteniment per assegurar-ne el funcionament adequat. La monitorització de vibracions és normalment una tasca important en enginyeria que pot millorar la fiabilitat i la vida útil de l'equipament.
4. Quins algoritmes es poden utilitzar per extreure paràmetres característics dels senyals d'acceleració de vibració mecànica durant les operacions dels interruptors de corrent elevada?
Resposta: Quan s'extreuen paràmetres característics dels senyals d'acceleració de vibració mecànica durant les operacions dels interruptors de corrent elevada, es poden utilitzar diversos algoritmes de processament i anàlisi de senyals. Els següents són alguns algoritmes i mètodes habitualment utilitzats:
Algoritmes de detecció de pics: Aquests algoritmes poden detectar pics en els senyals de vibració, inclosos els pics d'acceleració de vibració màxima. Alguns algoritmes comuns inclouen el mètode de llindar, el mètode de finestra desplaçable, mètodes basats en gradient, etc.
Anàlisi espectral: La transformada de Fourier o la transformada ràpida de Fourier (FFT) es poden utilitzar per convertir el senyal de vibració al domini de freqüència i extreure components de freqüència i informació d'amplitud de la vibració.
Energia de vibració: Estimar l'energia de vibració integrant el quadrat del senyal de vibració, així obtenint informació sobre l'energia total de la vibració.
Freqüència de vibració: Estimar els components de freqüència principals de la vibració utilitzant l'anàlisi espectral o funcions d'autocorrelació per identificar les característiques de freqüència de la vibració.
Amplitud de vibració: Quantificar la magnitud de la vibració calculant l'amplitud del senyal de vibració.
Valor pic a pic: L'amplitud de vibració d'un cicle complet de vibració en el senyal de vibració, típicament utilitzat per identificar vibracions periòdiques.
Nombre de polsos: Per a les vibracions multi-puls, es pot calcular el nombre de polsos en un període de temps determinat.
Forma de l'ona de vibració: La forma d'ona del senyal de vibració es pot utilitzar per analitzar l'inici, final i durada de la vibració.
Hora punta: Estima el punt de temps en què es produeix el pico de vibració per identificar el moment dels esdeveniments de vibració.
Aquests algoritmes es poden utilitzar individualment o en combinació, amb la elecció específica que depèn de la naturalesa del senyal de vibració i els requisits de l'aplicació específica. En les aplicacions pràctiques, normalment es combinen el coneixement del domini i les eines d'anàlisi de dades per assegurar l'extracció precisa dels paràmetres característics dels senyals d'acceleració de vibració mecànica dels interruptors de circuit de alta tensió, per monitorar el rendiment i l'estat de salut de l'equipament.
5. Com s'extreuen el pico i la hora punta dels senyals d'energia de vibració?
Resposta: Per extreure el pico i la hora punta dels senyals d'energia de vibració, es poden utilitzar mètodes de processament i anàlisi de senyals. El següent és un mètode general:
Extracció del pico dels senyals d'energia de vibració:
a. Suavitzar el senyal d'energia de vibració: Aplica un filtre mitjà o altres mètodes de suavització per reduir el soroll al senyal, facilitant la detecció dels pics.
b. Trobar punts pics: Realitza la detecció de pics al senyal suavitzat, normalment a través dels següents passos:
c. Registrar les amplituds dels pics: Determina l'amplitud del senyal d'energia de vibració a cada punt pic.
Calcula la primera derivada o diferència del senyal per trobar els punts extrems del senyal (punts on la pendent es converteix en zero).
Utilitza llindars o altres condicions per filtrar els punts pics, excluint petites fluctuacions.
Extracció de la hora punta:
-
Registrar els moments pics: Per a cada punt pic detectat, registra la seva posició a l'eix de temps, és a dir, el moment temporal del pic.
Utilitzar la informació temporal: La informació temporal dels moments pics es pot utilitzar per representar el moment d'ocurrència de cada pic, normalment en mil·lisegons o segons.
Tingueu en compte que els mètodes específics per extreure els pics i les hores punta poden variar depenent de les característiques del senyal. A més, el grau de suavització del senyal i el nivell de soroll també afectaran la detecció dels pics. Pots utilitzar eines de processament de senyals com les biblioteques NumPy i SciPy en Python, així com algoritmes de detecció de pics com el mètode de llindar, el mètode de gradient o el mètode de finestra deslizante per realitzar aquests passos. En les aplicacions pràctiques, pots necessitar ajustar els paràmetres de l'algoritme per adaptar-te als requisits específics del senyal de vibració.
6. Quins paràmetres característics té el senyal sonor durant les operacions d'obertura i tancament dels interruptors de circuit de alta tensió? Com s'extreuen aquests paràmetres per analitzar i diagnosticar defectes latents en els interruptors de circuit de alta tensió?
Resposta: El senyal sonor durant les operacions d'obertura i tancament dels interruptors de circuit de alta tensió pot contenir alguns paràmetres característics utilitzats per analitzar i diagnosticar el rendiment i l'estat de salut de l'equipament. Els següents són alguns possibles paràmetres característics del senyal sonor i mètodes per extreure'ls:
Amplitud sonora: L'amplitud o volum del senyal sonor, normalment expressat en decibels (dB).
Freqüència sonora: Les components de freqüència del senyal sonor, utilitzades per identificar el to o el rang de freqüència del so.
Durada del so: La durada de l'esdeveniment sonor, normalment en mil·lisegons o segons.
Forma d'ona del so: La forma d'ona del senyal sonor, utilitzada per analitzar l'inici, final i durada del so.
Espectrograma del so: Un gràfic d'anàlisi espectral del senyal sonor, utilitzat per identificar l'ocurrència i canvis de les components de freqüència.
Nombre de polsos: Per a múltiples polsos sonors, es pot calcular el nombre de polsos en un període de temps determinat.
Característiques del so: Utilitza eines d'anàlisi de so per extreure característiques dels senyals d'àudio, com l'energia, la mitjana espectral, els pics, etc.
Per extreure aquests paràmetres característics, es poden realitzar els següents passos:
Adquisició del senyal sonor: Utilitza microfons o sensors adequats per recopilar senyals sonors durant les operacions d'obertura i tancament dels interruptors de circuit de alta tensió.
Digitalització del senyal: Converteix el senyal sonor analògic a format digital per a l'anàlisi.
Processament del senyal sonor: Filtra i redueix el soroll del senyal sonor per eliminar el soroll i millorar la qualitat del senyal.
Extracció de característiques: Utilitza eines i algoritmes de processament de senyals d'àudio per extreure els paràmetres característics anteriors, com l'anàlisi espectral, l'anàlisi de formes d'ona, etc.
Anàlisi de dades: Analitza els paràmetres característics extrets per identificar irregularitats o problemes de rendiment en el senyal sonor.
Monitorant i analitzant els senyals sonors, es poden identificar defectes latents en els interruptors de circuit de alta tensió, com sons anòmals, problemes mecànics o altres operacions anòmals. Això ajuda a prevenir fallades de l'equipament i a prendre mesures de manteniment per assegurar la fiabilitat i seguretat dels interruptors de circuit de alta tensió.
