Přehled metod diagnostiky vad vysokonapěťových střídavých vypínačů

1. Jaké jsou charakteristické parametry průběhu proudového signálu cívky v provozních mechanismech vysokonapěťových přepínačů? Jak lze tyto charakteristické parametry extrahovat z původního signálu proudu cívky?

Odpověď: Charakteristické parametry průběhu proudového signálu cívky v provozních mechanismech vysokonapěťových přepínačů mohou zahrnovat následující:

• Stabilní vrcholový proud: Maximální stabilní hodnota proudu v průběhu cívky elektromagnetu, která reprezentuje polohu, kde jádro elektromagnetu dosáhne a krátce zůstane ve své limitní pozici.

• Doba trvání: Doba trvání průběhu proudu cívky elektromagnetu, obvykle od několika desítek do několika set milisekund.

• Vzestupná doba před aktivací jádra: Čas potřebný pro průběh proudu, aby se zvedl z nuly na první vrcholový proud.

• Klesající doba: Čas potřebný pro průběh proudu, aby se snížil z prvního vrcholového proudu zpět na druhou kotlinu. Toto odpovídá času, kdy začíná pohyb tlačítka armatury, udeří do spouštěcího mechanismu a pohne ho do limitní pozice armatury elektromagnetu.

• Tvar průběhu: Celkový tvar průběhu, jako například jednopulzní, vícepulzní nebo periodický průběh.

• Frekvence: Pokud je průběh periodický, jeho frekvence je důležitým parametrem.

Pro extrakci těchto charakteristických parametrů z původního signálu proudu cívky spouštěče se obvykle vyžadují následující kroky:

• Vzorkování: Použití vhodného vzorkovacího zařízení s dostatečnou vzorkovací frekvencí pro nepřetržité vzorkování proudu cívky a převod signálu do digitální formy.

• Filtrování: Filtrování vzorkovaných dat pro odstranění vysokofrekvenčního šumu pro lepší identifikaci rysů průběhu.

• Detekce vrcholu: Nalezení maximální hodnoty z filtrovaného signálu pro určení vrcholového proudu.

• Měření doby trvání: Výpočet doby trvání detekcí časových bodů, kdy průběh začíná a končí u nulového proudu.

• Měření vzestupné a klesající doby: Výpočet vzestupné a klesající doby detekcí časových bodů od nulového proudu k vrcholovému proudu a zpět k nulovému proudu.

• Analýza tvaru: Použití matematických metod nebo technik pro přizpůsobení průběhu pro analýzu tvaru průběhu.

• Frekvenční analýza: Pokud je průběh periodický, použití Fourierovy transformace nebo funkce autokorelace pro odhad frekvence.

Tyto kroky obvykle vyžadují nástroje pro zpracování signálů a analýzu dat (jako například MATLAB, knihovny NumPy a SciPy pro Python atd.). Extrakce těchto charakteristických parametrů pomáhá sledovat a analyzovat výkon provozních mechanismů vysokonapěťových přepínačů. Poznamenejme, že při práci s vysokonapěťovými proudy je nutné přijmout vhodná bezpečnostní opatření, ab se zabránilo náhodnému elektrickému šoku nebo jiným nebezpečím.

2. Jaké algoritmy lze použít k extrakci charakteristických parametrů, jako jsou amplitudy vrcholů a kotlin a jejich odpovídající časové body, z průběhu proudu cívky? Uveďte je specificky.

Odpověď: Pro extrakci charakteristických parametrů, jako jsou amplitudy vrcholů a kotlin a jejich odpovídající časové body, z průběhu proudu cívky lze použít různé algoritmy a metody pro zpracování a analýzu signálů. Segmentace průběhu a porovnání segmentu po segmentu mohou být použity k získání charakteristických parametrů. Níže jsou uvedeny některé běžně používané algoritmy a metody:

• Algoritmy pro detekci vrcholů: Tyto algoritmy mohou detekovat vrcholy v průbězích, včetně maximálních vrcholů a minimálních kotlin. Běžné algoritmy zahrnují metodu prahu, metodu klouzavého okna, metody založené na gradientu atd.

• Algoritmy pro detekci přechodu skrz nulu: Tyto algoritmy mohou detekovat přechody v průbězích ze znaménka kladného na znaménko záporné nebo naopak, obvykle používané společně s detekcí vrcholů a kotlin.

• Fourierova transformace: Může převést průběh proudu cívky do frekvenční domény, extrahovat informace o vrcholech a kotlinách v frekvenční doméně a pak prostřednictvím inverzní transformace mapovat zpět do časové domény, aby získala časové informace.

• Integrační a diferenciální algoritmy: Integrace může být použita k odhadu amplitudy průběhu, zatímco diferenciace může být použita k odhadu sklonu vrcholů a kotlin, což umožňuje usuzovat na jejich časové body.

• Přizpůsobení průběhu: Přizpůsobením modelů průběhu, jako jsou Gaussovy modely, S-křivky atd., lze odhadnout polohy a amplitudy vrcholů a kotlin. Úpravou teoretických parametrů elektromagnetů lze generovat průběhy proudu cívky, které se postupně blíží skutečným měřeným datům, čímž lze získat charakteristické parametry průběhu skutečného proudu cívky z teoretických parametrů.

• Okenní analýza: Rozdělení průběhu na malá okna a extrakce charakteristických parametrů v každém okně, aby bylo možné zachytit změny vrcholů a kotlin.

• Metody založené na derivaci: Výpočet derivace průběhu pro nalezení poloh vrcholů a kotlin; body, kde derivace dosáhne nuly, jsou extrémy.

Tyto algoritmy lze použít samostatně nebo ve spojení, přičemž konkrétní volba závisí na povaze průběhu signálu a požadavcích konkrétní aplikace. V praktických aplikacích se obvykle kombinují odborné znalosti dané oblasti a nástroje pro analýzu dat, aby se zajistilo přesné vyjmutí charakteristických parametrů z proudových průběhů cívky.

3. Jaké charakteristické parametry má signál zrychlení vibrací pohonu vysokonapěťového vypínače během operací zapínání a vypínání? Jak tyto charakteristické parametry extrahovat z naměřených mechanických vibračních signálů vysokonapěťových vypínačů?

Odpověď: Signál zrychlení vibrací pohonu vysokonapěťového vypínače během operací zapínání a vypínání může obsahovat mnoho charakteristických parametrů, které poskytují důležité informace o výkonu a stavu mechanismu. Níže jsou uvedeny některé možné charakteristické parametry a metody jejich extrakce:

• Maximální zrychlení: Maximální hodnota zrychlení ve vibračním signálu, obvykle udávaná v jednotkách g (gravitační zrychlení).

• Doba trvání: Doba trvání vibrační události, obvykle v milisekundách nebo sekundách.

• Frekvenční složky: Prostřednictvím Fourierovy transformace nebo rychlé Fourierovy transformace (FFT) a dalších metod spektrální analýzy lze z vibračního signálu extrahovat frekvenční složky, čímž lze identifikovat výskyt libovolných frekvenčních komponent.

• Amplituda vibrací: Amplituda vibračního signálu, která může být vyjádřena jako vzdálenost od špičky k nule.

• Špička-špička hodnota: Amplituda vibrací jedné úplné periody ve vibračním signálu, obvykle používaná k identifikaci periodických vibrací.

• Počet pulsů: U vícepulzních vibrací lze vypočítat počet pulsů v daném časovém období.

• Tvar průběhu zrychlení: Průběh vibračního signálu lze použít k analýze začátku, konce a doby trvání vibrací.

• Vysokofrekvenční složky: Identifikace vysokofrekvenčních vibračních komponent, které mohou naznačovat nestabilitu nebo poškození mechanismu.

Pro extrakci těchto charakteristických parametrů jsou obvykle vyžadovány následující kroky:

• Zachycení vibračního signálu: Použití vhodných senzorů (např. akcelerometrů) ke sběru vibračních signálů z pohonu vysokonapěťového vypínače.

• Digitalizace signálu: Převod analogového vibračního signálu do digitální formy pro následnou analýzu.

• Filtrování a potlačení šumu: Filtrování a čištění vibračního signálu od šumu za účelem eliminace rušivých vlivů a zlepšení kvality signálu.

• Extrakce znaků: Použití nástrojů pro zpracování signálu (např. FFT) a metod analýzy vibrací k extrakci výše uvedených charakteristických parametrů. Vibrační signály jsou transformovány pomocí Fourierovy transformace; signály různých frekvencí jsou superponovány v různých časech za účelem generování zrychlovacích vibračních průběhů, které se blíží skutečnému vibračnímu průběhu, čímž se z teoretických dat získají charakteristické parametry skutečných dat.

• Analýza dat: Analýza extrahovaných charakteristických parametrů za účelem identifikace problémů s výkonem nebo abnormalit v mechanismu.

Analýza těchto charakteristických parametrů může být použita k monitorování stavu zdraví vysokonapěťových vypínačů, identifikaci potenciálních poruch a provedení údržbových opatření za účelem zajištění jejich správného provozu. Monitorování vibrací je obvykle důležitou úlohou v inženýrských aplikacích, která může zlepšit spolehlivost a životnost zařízení.

4. Jaké algoritmy lze použít k extrakci charakteristických parametrů z mechanických signálů zrychlení vibrací během provozu vysokonapěťových vypínačů?

Odpověď: Při extrakci charakteristických parametrů z mechanických signálů zrychlení vibrací během provozu vysokonapěťových vypínačů lze použít různé algoritmy pro zpracování a analýzu signálů. Níže jsou uvedeny některé běžně používané algoritmy a metody:

• Algoritmy detekce špiček: Tyto algoritmy dokáží detekovat špičky ve vibračních signálech, včetně maximálních špiček zrychlení vibrací. Mezi běžné algoritmy patří metoda prahu, metoda klouzavého okna, gradientní metody atd.

• Spektrální analýza: Fourierova transformace nebo rychlá Fourierova transformace (FFT) mohou být použity k převodu vibračního signálu do frekvenční oblasti a extrakci frekvenčních komponent a informací o amplitudě vibrací.

• Energie vibrací: Odhad energie vibrací integrací druhé mocniny vibračního signálu, čímž se získá informace o celkové energii vibrací.

• Frekvence vibrací: Hlavní frekvenční komponenty vibrací lze odhadnout pomocí spektrální analýzy nebo autokorelačních funkcí, čímž se identifikují frekvenční charakteristiky vibrací.

• Amplituda vibrací: Velikost vibrací lze kvantifikovat výpočtem amplitudy vibračního signálu.

• Špička-špička hodnota: Amplituda vibrací jedné úplné periody vibrací ve vibračním signálu, obvykle používaná k identifikaci periodických vibrací.

• Počet pulsů: U vícepulzních vibrací lze vypočítat počet pulsů v daném časovém období.

• Tvar vibračního průběhu: Průběh vibračního signálu lze použít k analýze začátku, konce a doby trvání vibrací.

Špičková doba: Odhadněte časový okamžik, kdy dojde ke špičce vibrací, abyste identifikovali časování událostí vibrací.

Tyto algoritmy lze použít samostatně nebo v kombinaci, přičemž konkrétní volba závisí na povaze signálu vibrací a požadavcích konkrétní aplikace. V praktických aplikacích se obvykle kombinují odborné znalosti a nástroje pro analýzu dat, aby se zajistilo přesné extrahování charakteristických parametrů ze signálů zrychlení mechanických vibrací vysokonapěťových vypínačů pro sledování výkonu a stavu zařízení.

5. Jak extrahovat špičku a čas špičky signálů vibrační energie?

Odpověď: Pro extrahování špičky a času špičky signálů vibrační energie můžete použít metody zpracování a analýzy signálů. Níže je uvedena obecná metoda:

• Extrahování špičky signálu vibrační energie:

• a. Vyhlazení signálu vibrační energie: Aplikujte průměrovací filtraci nebo jiné vyhlazovací metody, abyste snížili šum v signálu a usnadnili tak detekci špiček.

• b. Hledání špičkových bodů: Proveďte detekci špiček na vyhlazeném signálu, obvykle prostřednictvím následujících kroků:

• c. Záznam amplitud špiček: Určete amplitudu signálu vibrační energie v každém špičkovém bodě.

• Vypočítejte první derivaci nebo rozdíl signálu, abyste našli extrémní body v signálu (body, kde gradient dosahuje nuly).

• Použijte prahy nebo jiné podmínky k filtrování špičkových bodů a vyloučení malých kolísání.

• Extrahování času špičky:

• • Záznam časových okamžiků špiček: Pro každý detekovaný špičkový bod zaznamenejte jeho polohu na časové ose, tj. časový okamžik špičky.

  • Použití časových informací: Časové informace o okamžicích špiček lze použít k reprezentaci času výskytu každé špičky, obvykle v milisekundách nebo sekundách.

Mějte na paměti, že konkrétní metody pro extrahování špiček a časů špiček se mohou lišit v závislosti na charakteristikách signálu. Kromě toho stupeň vyhlazení signálu a úroveň šumu také ovlivňují detekci špiček. Můžete použít nástroje pro zpracování signálů, jako jsou knihovny NumPy a SciPy v Pythonu, stejně jako algoritmy detekce špiček, jako je metoda prahu, gradientní metoda nebo metoda klouzavého okna, k provedení těchto kroků. V praktických aplikacích bude možná nutné upravit parametry algoritmů, aby odpovídaly konkrétním požadavkům na signál vibrací.

6. Jaké charakteristické parametry má zvukový signál při operacích zapínání a vypínání vysokonapěťových vypínačů? Jak tyto parametry extrahovat pro analýzu a diagnostiku latentních vad vysokonapěťových vypínačů?

Odpověď: Zvukový signál při operacích zapínání a vypínání vysokonapěťových vypínačů může obsahovat některé charakteristické parametry používané k analýze a diagnostice výkonu a stavu zařízení. Níže jsou uvedeny některé možné charakteristické parametry zvukového signálu a metody jejich extrahování:

• Amplituda zvuku: Amplituda nebo hlasitost zvukového signálu, obvykle vyjádřená v decibelech (dB).

• Frekvence zvuku: Frekvenční složky zvukového signálu, používané k identifikaci tónu nebo frekvenčního rozsahu zvuku.

• Doba trvání zvuku: Doba trvání zvukové události, obvykle v milisekundách nebo sekundách.

• Tvar zvukové vlny: Tvar zvukového signálu, používaný k analýze začátku, konce a trvání zvuku.

• Spektrogram zvuku: Graf spektrální analýzy zvukového signálu, používaný k identifikaci výskytu a změn frekvenčních složek.

• Počet impulsů: U více zvukových impulsů lze vypočítat počet impulsů v daném časovém období.

• Zvukové vlastnosti: Použijte nástroje pro analýzu zvuku k extrahování zvukových vlastností, jako jsou energie, střední spektrum, špičky atd., zvukových signálů.

Pro extrahování těchto charakteristických parametrů lze provést následující kroky:

• Zachycení zvukového signálu: K zaznamenání zvukových signálů při operacích zapínání a vypínání vysokonapěťových vypínačů použijte vhodné mikrofony nebo senzory.

• Digitalizace signálu: Převeďte analogový zvukový signál do digitální formy pro analýzu.

• Zpracování zvukového signálu: Vyfiltrujte a odšumte zvukový signál, abyste eliminovali šum a zlepšili kvalitu signálu.

• Extrahování vlastností: Použijte nástroje a algoritmy pro zpracování zvukových signálů k extrahování výše uvedených charakteristických parametrů, jako je spektrální analýza, analýza tvaru vlny atd.

• Analýza dat: Analyzujte extrahované charakteristické parametry, abyste identifikovali abnormality nebo problémy s výkonem ve zvukovém signálu.

Sledováním a analýzou zvukových signálů lze identifikovat latentní vady ve vysokonapěťových vypínačích, jako jsou abnormální zvuky, mechanické problémy nebo jiné abnormální provozní stavy. To pomáhá předcházet poruchám zařízení a přijímat opatření údržby, čímž se zajišťuje spolehlivost a bezpečnost vysokonapěťových vypínačů.