Vue d'ensemble des méthodes de diagnostic de défauts pour les disjoncteurs à courant alternatif haute tension

1. Quels sont les paramètres caractéristiques de la forme d'onde du courant de bobine dans les mécanismes d'actionnement des disjoncteurs haute tension? Comment extraire ces paramètres caractéristiques à partir du signal de courant de bobine d'origine?

Réponse : Les paramètres caractéristiques de la forme d'onde du courant de bobine dans les mécanismes d'actionnement des disjoncteurs haute tension peuvent inclure les éléments suivants :

• Courant crête en régime permanent : La valeur maximale du courant en régime permanent dans la forme d'onde de la bobine électromagnétique, représentant la position où le noyau de l'électroaimant se déplace et reste brièvement à sa position limite.

• Durée : La durée de la forme d'onde du courant de la bobine électromagnétique, généralement comprise entre une dizaine et plus de cent millisecondes.

• Temps de montée avant l'activation du noyau : Le temps nécessaire pour que la forme d'onde du courant passe de zéro au premier pic de courant.

• Temps de descente : Le temps nécessaire pour que la forme d'onde du courant passe du premier pic de courant jusqu'au deuxième creux. Cela correspond au moment où le piston de l'armature commence à se déplacer, frappe le mécanisme de déclenchement et l'entraîne vers la position limite de l'armature de l'électroaimant.

• Forme de la forme d'onde : La forme globale de la forme d'onde, telle qu'une impulsion unique, plusieurs impulsions ou une forme d'onde périodique.

• Fréquence : Si la forme d'onde est périodique, sa fréquence est un paramètre important.

Pour extraire ces paramètres caractéristiques à partir du signal de courant de bobine d'origine, les étapes suivantes sont généralement nécessaires :

• Échantillonnage : Utiliser un équipement d'échantillonnage approprié avec une fréquence d'échantillonnage suffisante pour échantillonner de manière continue le courant de la bobine et convertir le signal en forme numérique.

• Filtrage : Filtrer les données échantillonnées pour supprimer le bruit de haute fréquence afin de mieux identifier les caractéristiques de la forme d'onde.

• Détection des pics : Trouver la valeur maximale à partir du signal filtré pour déterminer le courant crête.

• Mesure de la durée : Calculer la durée en détectant les points de temps où la forme d'onde commence et se termine à partir d'un courant nul.

• Mesure du temps de montée et du temps de descente : Calculer le temps de montée et le temps de descente en détectant les points de temps de zéro courant au pic de courant et du pic de courant à nouveau à zéro courant, respectivement.

• Analyse de la forme : Utiliser des méthodes mathématiques ou des techniques d'ajustement de forme d'onde pour analyser la forme de la forme d'onde.

• Analyse de la fréquence : Si la forme d'onde est périodique, utiliser la transformée de Fourier ou la fonction d'autocorrélation pour estimer la fréquence.

Ces étapes nécessitent généralement des outils de traitement de signal et d'analyse de données (tels que MATLAB, les bibliothèques NumPy et SciPy de Python, etc.). L'extraction de ces paramètres caractéristiques aide à surveiller et à analyser les performances des mécanismes d'actionnement des disjoncteurs haute tension. Il convient de noter que des mesures de sécurité appropriées doivent être prises lors de la manipulation des courants haute tension pour prévenir tout choc électrique accidentel ou autres dangers.

2. Quels algorithmes peuvent être utilisés pour extraire des paramètres caractéristiques tels que les amplitudes de pic et de creux ainsi que leurs points de temps correspondants à partir des formes d'onde de courant de bobine? Veuillez les énumérer spécifiquement.

Réponse : Pour extraire des paramètres caractéristiques tels que les amplitudes de pic et de creux ainsi que leurs points de temps correspondants à partir des formes d'onde de courant de bobine, divers algorithmes de traitement et d'analyse de signaux peuvent être utilisés. La segmentation de la forme d'onde et la comparaison segment par segment peuvent être utilisées pour obtenir des paramètres caractéristiques. Voici quelques algorithmes et méthodes couramment utilisés :

• Algorithmes de détection de pics : Ces algorithmes peuvent détecter les pics dans les formes d'onde, y compris les pics maximaux et les creux minimaux. Parmi les algorithmes courants figurent la méthode de seuil, la méthode de fenêtre glissante, les méthodes basées sur le gradient, etc.

• Algorithmes de détection de passage par zéro : Ces algorithmes peuvent détecter les transitions dans les formes d'onde de positif à négatif ou de négatif à positif, généralement utilisés en conjonction avec la détection de pics et de creux.

• Transformée de Fourier : Permet de convertir la forme d'onde de courant de bobine dans le domaine fréquentiel, d'extraire les informations de pic et de creux dans le domaine fréquentiel, puis de les mapper de nouveau dans le domaine temporel par transformation inverse pour obtenir les informations temporelles.

• Algorithmes d'intégration et de différenciation : L'intégration peut être utilisée pour estimer l'amplitude de la forme d'onde, tandis que la différenciation peut être utilisée pour estimer la pente des pics et des creux, permettant ainsi d'inférer leurs points de temps.

• Ajustement de forme d'onde : En ajustant des modèles de forme d'onde tels que les modèles gaussiens, les courbes en S, etc., pour estimer les positions et les amplitudes des pics et des creux. En ajustant les paramètres théoriques des électroaimants pour générer des formes d'onde de courant de bobine qui s'approchent continuellement des données de mesure réelles, il est possible d'obtenir des paramètres caractéristiques de forme d'onde de courants de bobine réels à partir des paramètres théoriques.

• Analyse par fenêtres : Segmenter la forme d'onde en petites fenêtres et extraire les paramètres caractéristiques dans chaque fenêtre pour capturer les changements de pics et de creux.

• Méthodes basées sur la dérivée : Calculer la dérivée de la forme d'onde pour trouver les positions des pics et des creux ; les points où la dérivée devient nulle sont des points extrêmes.

Ces algorithmes peuvent être utilisés individuellement ou en combinaison, le choix spécifique dépendant de la nature du signal et des exigences de l'application spécifique. Dans les applications pratiques, les connaissances du domaine et les outils d'analyse de données sont généralement combinés pour assurer une extraction précise des paramètres caractéristiques à partir des courbes de courant des bobines.

3. Quels sont les paramètres caractéristiques du signal d'accélération de vibration des mécanismes d'interrupteurs haute tension lors des opérations d'ouverture et de fermeture ? Comment extraire ces paramètres caractéristiques à partir des signaux de vibration mécanique mesurés des interrupteurs haute tension ?

Réponse : Le signal d'accélération de vibration des mécanismes d'interrupteurs haute tension lors des opérations d'ouverture et de fermeture peut contenir de nombreux paramètres caractéristiques qui fournissent des informations importantes sur le fonctionnement et l'état du mécanisme. Voici quelques-uns des paramètres caractéristiques possibles et des méthodes pour les extraire :

• Accélération maximale : La valeur maximale d'accélération dans le signal de vibration, généralement exprimée en unités g (accélération gravitationnelle).

• Durée : La durée de l'événement de vibration, généralement en millisecondes ou secondes.

• Composantes fréquentielles : Par le biais de la transformée de Fourier ou de la transformée de Fourier rapide (FFT) et d'autres méthodes d'analyse spectrale, les composantes fréquentielles du signal de vibration peuvent être extraites pour identifier l'apparition de toute composante fréquentielle.

• Amplitude de vibration : L'amplitude du signal de vibration, qui peut être exprimée comme la distance du pic à zéro.

• Valeur crête-à-crête : L'amplitude de vibration d'un cycle complet dans le signal de vibration, généralement utilisée pour identifier les vibrations périodiques.

• Nombre de pulsations : Pour les vibrations multi-pulsations, on peut calculer le nombre de pulsations au cours d'une période donnée.

• Forme de la courbe d'accélération : La forme du signal de vibration peut être utilisée pour analyser le début, la fin et la durée de la vibration.

• Composantes de haute fréquence : Identifier les composantes de haute fréquence de la vibration, qui peuvent indiquer une instabilité ou un dommage du mécanisme.

Pour extraire ces paramètres caractéristiques, les étapes suivantes sont généralement requises :

• Acquisition du signal de vibration : Utiliser des capteurs appropriés (comme des accéléromètres) pour collecter les signaux de vibration du mécanisme d'interrupteur haute tension.

• Numérisation du signal : Convertir le signal de vibration analogique en forme numérique pour une analyse ultérieure.

• Filtrage et débruitage : Filtrer et débruiter le signal de vibration pour éliminer le bruit et améliorer la qualité du signal.

• Extraction des caractéristiques : Utiliser des outils de traitement du signal (comme la FFT) et des méthodes d'analyse de vibration pour extraire les paramètres caractéristiques mentionnés ci-dessus. Les signaux de vibration sont transformés par la transformée de Fourier ; les signaux de différentes fréquences sont superposés à différents moments pour générer des courbes de vibration d'accélération qui approximent la courbe de vibration réelle, obtenant ainsi des paramètres caractéristiques de données réelles à partir de données théoriques.

• Analyse des données : Analyser les paramètres caractéristiques extraits pour identifier les problèmes de performance ou les anomalies du mécanisme.

L'analyse de ces paramètres caractéristiques peut être utilisée pour surveiller l'état de santé des interrupteurs haute tension, identifier les pannes potentielles et prendre des mesures de maintenance pour assurer leur bon fonctionnement. La surveillance des vibrations est généralement une tâche importante en ingénierie qui peut améliorer la fiabilité et la durée de vie des équipements.

4. Quels algorithmes peuvent être utilisés pour extraire les paramètres caractéristiques des signaux d'accélération de vibration mécanique lors des opérations d'interrupteurs haute tension ?

Réponse : Lors de l'extraction des paramètres caractéristiques des signaux d'accélération de vibration mécanique lors des opérations d'interrupteurs haute tension, divers algorithmes de traitement et d'analyse de signaux peuvent être utilisés. Voici quelques-uns des algorithmes et méthodes couramment utilisés :

• Algorithmes de détection de pics : Ces algorithmes peuvent détecter les pics dans les signaux de vibration, y compris les pics d'accélération de vibration maximum. Les algorithmes courants incluent la méthode du seuil, la méthode de fenêtre glissante, les méthodes basées sur le gradient, etc.

• Analyse spectrale : La transformée de Fourier ou la transformée de Fourier rapide (FFT) peut être utilisée pour convertir le signal de vibration dans le domaine fréquentiel et extraire les composantes fréquentielles et les informations d'amplitude de la vibration.

• Énergie de vibration : Estimer l'énergie de vibration en intégrant le carré du signal de vibration, permettant ainsi d'obtenir des informations sur l'énergie totale de la vibration.

• Fréquence de vibration : Estimer les principales composantes fréquentielles de la vibration en utilisant l'analyse spectrale ou les fonctions d'autocorrélation pour identifier les caractéristiques fréquentielles de la vibration.

• Amplitude de vibration : Quantifier la taille de la vibration en calculant l'amplitude du signal de vibration.

• Valeur crête-à-crête : L'amplitude de vibration d'un cycle complet de vibration dans le signal de vibration, généralement utilisée pour identifier les vibrations périodiques.

• Nombre de pulsations : Pour les vibrations multi-pulsations, on peut calculer le nombre de pulsations au cours d'une période donnée.

• Forme de la courbe de vibration : La forme du signal de vibration peut être utilisée pour analyser le début, la fin et la durée de la vibration.

Heure de pointe : Estimez le moment où se produit le pic de vibration pour identifier le timing des événements de vibration.

Ces algorithmes peuvent être utilisés individuellement ou en combinaison, le choix spécifique dépendant de la nature du signal de vibration et des exigences de l'application spécifique. Dans les applications pratiques, les connaissances du domaine et les outils d'analyse de données sont généralement combinés pour assurer une extraction précise des paramètres caractéristiques à partir des signaux d'accélération de vibration mécanique des disjoncteurs haute tension, afin de surveiller les performances et l'état de santé de l'équipement.

5. Comment extraire le pic et l'heure de pic des signaux d'énergie de vibration ?

Réponse : Pour extraire le pic et l'heure de pic des signaux d'énergie de vibration, vous pouvez utiliser des méthodes de traitement et d'analyse de signaux. Voici une méthode générale :

• Extraction du pic des signaux d'énergie de vibration :

• a. Lissez le signal d'énergie de vibration : Appliquez un filtrage par moyenne ou d'autres méthodes de lissage pour réduire le bruit dans le signal, ce qui facilite la détection des pics.

• b. Trouvez les points de pic : Effectuez une détection de pic sur le signal lissé, généralement par les étapes suivantes :

• c. Enregistrez les amplitudes de pic : Déterminez l'amplitude du signal d'énergie de vibration à chaque point de pic.

• Calculez la première dérivée ou la différence du signal pour trouver les points extrêmes dans le signal (points où le gradient devient nul).

• Utilisez des seuils ou d'autres conditions pour filtrer les points de pic, en excluant les petites fluctuations.

• Extraction de l'heure de pic :

• • Enregistrez les moments de pic : Pour chaque point de pic détecté, enregistrez sa position sur l'axe du temps, c'est-à-dire le moment de pic.

  • Utilisez les informations temporelles : Les informations temporelles des moments de pic peuvent être utilisées pour représenter le moment d'occurrence de chaque pic, généralement en millisecondes ou secondes.

Notez que les méthodes spécifiques pour extraire les pics et les heures de pic peuvent varier en fonction des caractéristiques du signal. De plus, le degré de lissage du signal et le niveau de bruit affecteront également la détection des pics. Vous pouvez utiliser des outils de traitement de signaux tels que les bibliothèques NumPy et SciPy en Python, ainsi que des algorithmes de détection de pic tels que la méthode de seuil, la méthode de gradient ou la méthode de fenêtre glissante pour effectuer ces étapes. Dans les applications pratiques, vous devrez peut-être ajuster les paramètres de l'algorithme pour s'adapter aux exigences spécifiques du signal de vibration.

6. Quels paramètres caractéristiques le signal sonore présente-t-il lors des opérations d'ouverture et de fermeture des disjoncteurs haute tension ? Comment extraire ces paramètres pour analyser et diagnostiquer les défauts latents des disjoncteurs haute tension ?

Réponse : Le signal sonore lors des opérations d'ouverture et de fermeture des disjoncteurs haute tension peut contenir certains paramètres caractéristiques utilisés pour analyser et diagnostiquer les performances et l'état de santé de l'équipement. Voici quelques paramètres caractéristiques possibles du signal sonore et des méthodes pour les extraire :

• Amplitude sonore : L'amplitude ou le volume du signal sonore, généralement exprimé en décibels (dB).

• Fréquence sonore : Les composantes fréquentielles du signal sonore, utilisées pour identifier la tonalité ou la plage de fréquences du son.

• Durée sonore : La durée de l'événement sonore, généralement en millisecondes ou secondes.

• Forme d'onde sonore : La forme d'onde du signal sonore, utilisée pour analyser le début, la fin et la durée du son.

• Spectrogramme sonore : Un graphique d'analyse spectrale du signal sonore, utilisé pour identifier l'apparition et les changements des composantes fréquentielles.

• Nombre de pulsations : Pour plusieurs pulsations sonores, on peut calculer le nombre de pulsations au cours d'une période donnée.

• Caractéristiques sonores : Utilisez des outils d'analyse sonore pour extraire les caractéristiques sonores, telles que l'énergie, la moyenne spectrale, les pics, etc., des signaux audio.

Pour extraire ces paramètres caractéristiques, les étapes suivantes peuvent être effectuées :

• Acquisition du signal sonore : Utilisez des microphones ou des capteurs appropriés pour collecter les signaux sonores lors des opérations d'ouverture et de fermeture des disjoncteurs haute tension.

• Numérisation du signal : Convertissez le signal sonore analogique en forme numérique pour l'analyse.

• Traitement du signal sonore : Filtrez et débruitez le signal sonore pour éliminer le bruit et améliorer la qualité du signal.

• Extraction des caractéristiques : Utilisez des outils et des algorithmes de traitement de signaux audio pour extraire les paramètres caractéristiques mentionnés ci-dessus, tels que l'analyse spectrale, l'analyse de forme d'onde, etc.

• Analyse des données : Analysez les paramètres caractéristiques extraits pour identifier les anomalies ou les problèmes de performance dans le signal sonore.

En surveillant et en analysant les signaux sonores, on peut identifier les défauts latents des disjoncteurs haute tension, tels que des sons anormaux, des problèmes mécaniques ou d'autres opérations anormales. Cela aide à prévenir les pannes d'équipement et à prendre des mesures de maintenance pour assurer la fiabilité et la sécurité des disjoncteurs haute tension.