Visión xeral dos métodos de diagnóstico de defectos para interruptores de corrente alterna de alta tensión

1. Caís son os parámetros característicos da forma de onda da corrente do bobinado nos mecanismos operativos dos interruptores de alta tensión? Como extraer estes parámetros característicos do sinal orixinal da corrente do bobinado de disparo?

Resposta: Os parámetros característicos da forma de onda da corrente do bobinado nos mecanismos operativos dos interruptores de alta tensión poden incluír os seguintes:

• Corrente máxima en estado estable: O valor máximo da corrente en estado estable na forma de onda do bobinado electromagnético, que representa a posición á que o núcleo do electromagneto se move e permanece brevemente na súa posición límite.

• Duración: A duración da forma de onda da corrente do bobinado electromagnético, que normalmente oscila entre unha decena e máis dun cento de milisegundos.

• Tempo de subida antes da activación do núcleo: O tempo necesario para que a forma de onda suba desde cero ata a primeira corrente máxima.

• Tempo de caída: O tempo necesario para que a forma de onda baixe desde a primeira corrente máxima ata o segundo vale. Isto corresponde ao momento no que o émbolo do armadura comeza a moverse, golpea o mecanismo de disparo e o leva á posición límite do armadura do electromagneto.

• Forma da forma de onda: A forma xeral da forma de onda, como pulso único, multiimpulso ou forma de onda periódica.

• Frecuencia: Se a forma de onda é periódica, a súa frecuencia é un parámetro importante.

Para extraer estes parámetros característicos do sinal orixinal da corrente do bobinado de disparo, normalmente requírense os seguintes pasos:

• Mostraxe: Utilizar un equipo de mostraxe adecuado cunha taxa de mostraxe suficiente para tomar mostras continuamente da corrente do bobinado e converter o sinal á forma dixital.

• Filtraxe: Filtrar os datos mostrados para eliminar o ruído de alta frecuencia e mellorar a identificación das características da forma de onda.

• Detección de picos: Buscar o valor máximo no sinal filtrado para determinar a corrente máxima.

• Medición da duración: Calcular a duración detectando os instantes de tempo nos que a forma de onda comenza e remata desde corrente cero.

• Medición do tempo de subida e tempo de caída: Calcular o tempo de subida e o tempo de caída detectando os instantes de tempo desde corrente cero ata corrente máxima e desde corrente máxima de volta a corrente cero, respectivamente.

• Análise da forma: Utilizar métodos matemáticos ou técnicas de axuste de formas de onda para analizar a forma da forma de onda.

• Análise de frecuencia: Se a forma de onda é periódica, utilizar a transformada de Fourier ou a función de autocorrelación para estimar a frecuencia.

Estes pasos normalmente requiren ferramentas de procesamento de sinais e análise de datos (como MATLAB, bibliotecas de Python como NumPy e SciPy, etc.). Extraer estes parámetros característicos axuda a supervisar e analizar o rendemento dos mecanismos operativos dos interruptores de alta tensión. Teña en conta que deben tomarse as medidas de seguridade adecuadas ao manipular correntes de alta tensión para evitar choques eléctricos accidentais ou outros riscos.

2. Que algoritmos se poden usar para extraer parámetros característicos como amplitudes de picos e vales e os seus puntos temporais correspondentes das formas de onda da corrente do bobinado? Enuméreos especificamente.

Resposta: Para extraer parámetros característicos como amplitudes de picos e vales e os seus puntos temporais correspondentes das formas de onda da corrente do bobinado, pódense empregar varios algoritmos de procesamento e análise de sinais. Pódese usar segmentación da forma de onda e comparación por segmentos para obter os parámetros característicos. A continuación indícanse algúns algoritmos e métodos comúnmente usados:

• Algoritmos de detección de picos: Estes algoritmos poden detectar picos nas formas de onda, incluíndo picos máximos e mínimos vales. Algoritmos comúns inclúen o método de limiar, o método de xanela deslizante, métodos baseados en gradiente, etc.

• Algoritmos de detección de cruces por cero: Estes algoritmos poden detectar transicións nas formas de onda de positivo a negativo ou de negativo a positivo, normalmente usados xunto coa detección de picos e vales.

• Transformada de Fourier: Pode converter a forma de onda da corrente do bobinado ao dominio da frecuencia, extraer información de picos e vales no dominio da frecuencia e logo mapeala de volta ao dominio temporal mediante transformación inversa para obter a información temporal.

• Algoritmos de integración e derivación: A integración pode usarse para estimar a amplitude da forma de onda, mentres que a derivación pode usarse para estimar a pendente dos picos e vales, inferindo así os seus puntos temporais.

• Axuste de formas de onda: Axustando modelos de formas de onda tales como modelos gaussianos, curvas S, etc., para estimar as posicións e amplitudes de picos e vales. Axustando parámetros teóricos dos electromagnetos para xerar formas de onda de corrente do bobinado que se achegan continuamente aos datos reais medidos, obtendo así os parámetros característicos da forma de onda da corrente real do bobinado a partir dos parámetros teóricos.

• Análise con xanelas: Segmentar a forma de onda en pequenas xanelas e extraer parámetros característicos dentro de cada xanela para capturar cambios nos picos e vales.

• Métodos baseados na derivada: Calcular a derivada da forma de onda para atopar as posicións de picos e vales; os puntos onde a derivada se fai cero son puntos extremos.

Estes algoritmos poden usarse individualmente ou en combinación, sendo a elección específica dependente da natureza da forma de onda e dos requisitos da aplicación específica. Nas aplicacións prácticas, xeralmente combínase o coñecemento do dominio e as ferramentas de análise de datos para asegurar a extracción precisa de parámetros característicos das formas de onda da corrente do bobinado.

3. Que parámetros característicos ten a sinal de aceleración vibracional dos mecanismos de operación de interruptores de alta tensión durante as operacións de apertura e pechado? Como extraer estes parámetros característicos das sinais mecánicas vibracionais medidas de interruptores de alta tensión?

Resposta: A sinal de aceleración vibracional dos mecanismos de operación de interruptores de alta tensión durante as operacións de apertura e pechado pode conter moitos parámetros característicos que proporcionan información importante sobre o rendemento e o estado do mecanismo. Os seguintes son posibles parámetros característicos e métodos para extraelos:

• Aceleración máxima: O valor máximo de aceleración na sinal vibracional, xeralmente expresado en unidades g (aceleración da gravidade).

• Duración: A duración do evento vibracional, xeralmente en milisegundos ou segundos.

• Componentes de frecuencia: A través da transformada de Fourier ou da transformada rápida de Fourier (FFT) e outros métodos de análise espectral, poden extraerse os componentes de frecuencia na sinal vibracional para identificar a ocorrencia de calquera componente de frecuencia.

• Amplitude vibracional: A amplitude da sinal vibracional, que pode expresarse como a distancia desde o pico a cero.

• Valor de pico a pico: A amplitude vibracional dun ciclo completo na sinal vibracional, xeralmente utilizada para identificar vibracións periódicas.

• Número de pulsos: Para vibracións multi-pulsos, pode calcularse o número de pulsos nun período de tempo dado.

• Forma da forma de onda de aceleración: A forma de onda da sinal vibracional pode utilizarse para analizar o inicio, o final e a duración da vibración.

• Componentes de alta frecuencia: Identificar componentes de vibración de alta frecuencia, que poden indicar inestabilidade ou danos no mecanismo.

Para extraer estes parámetros característicos, xeralmente son necesarios os seguintes pasos:

• Adquisición da sinal vibracional: Utilizar sensores apropiados (como acelerómetros) para recopilar sinais vibracionales do mecanismo de operación do interruptor de alta tensión.

• Digitalización da sinal: Convertir a sinal vibracional analóxica a forma digital para unha análise posterior.

• Filtrado e desnoisado: Filtrar e desnoisar a sinal vibracional para eliminar o ruido e mellorar a calidade da sinal.

• Extracción de características: Utilizar ferramentas de procesamento de sinais (como FFT) e métodos de análise vibracional para extraer os parámetros característicos mencionados. As sinais vibracionais son transformadas usando a transformada de Fourier; sinais de diferentes frecuencias superpoñense en diferentes momentos para xerar formas de onda de vibración de aceleración que se aproximan á curva vibracional real, obtendo parámetros característicos de datos reais a partir de datos teóricos.

• Análise de datos: Analizar os parámetros característicos extraídos para identificar problemas de rendemento ou anormalidades no mecanismo.

A análise destes parámetros característicos pode utilizarse para monitorizar o estado de saúde dos interruptores de alta tensión, identificar fallos potenciais e tomar medidas de manutención para asegurar o seu funcionamento correcto. O monitorizado da vibración é xeralmente unha tarefa importante na enxeñaría que pode mellorar a fiabilidade e a lonxitude de vida do equipo.

4. Que algoritmos poden usarse para extraer parámetros característicos das sinais de aceleración vibracional mecánica durante as operacións de interruptores de alta tensión?

Resposta: Ao extraer parámetros característicos das sinais de aceleración vibracional mecánica durante as operacións de interruptores de alta tensión, poden usarse varios algoritmos de procesamento e análise de sinais. Os seguintes son algúns algoritmos e métodos comúnmente utilizados:

• Algoritmos de detección de picos: Estes algoritmos poden detectar picos nas sinais vibracionais, incluíndo picos de máxima aceleración vibracional. Algoritmos comúns inclúen o método de umbral, o método de ventá desprazable, métodos baseados en gradiente, etc.

• Análise espectral: A transformada de Fourier ou a transformada rápida de Fourier (FFT) poden utilizarse para converter a sinal vibracional ao dominio de frecuencia e extraer componentes de frecuencia e información de amplitud da vibración.

• Enerxía vibracional: Estimar a enerxía vibracional integrando o cadrado da sinal vibracional, obtendo así información sobre a enerxía total da vibración.

• Frecuencia vibracional: Estimar os compoñentes de frecuencia principais da vibración usando análise espectral ou funcións de autocorrelación para identificar as características de frecuencia da vibración.

• Amplitude vibracional: Cuantificar o tamaño da vibración calculando a amplitude da sinal vibracional.

• Valor de pico a pico: A amplitude vibracional dun ciclo completo de vibración na sinal vibracional, xeralmente utilizada para identificar vibracións periódicas.

• Número de pulsos: Para vibracións multi-pulsos, pode calcularse o número de pulsos nun período de tempo dado.

• Forma da forma de onda de vibración: A forma de onda da sinal vibracional pode utilizarse para analizar o inicio, o final e a duración da vibración.

Tempo de pico: Estime o punto temporal no que ocorre o pico de vibración para identificar o momento dos eventos de vibración.

Estes algoritmos poden utilizarse individualmente ou en combinación, sendo a elección específica dependente da natureza da sinal de vibración e dos requisitos da aplicación concreta. Nas aplicacións prácticas, xeralmente combínase o coñecemento do dominio e as ferramentas de análise de datos para asegurar unha extracción precisa dos parámetros característicos das señais de aceleración de vibración mecánica dos interruptores de corrente de alta tensión, para monitorizar o rendemento e o estado de saúde do equipo.

5. Como extraer o pico e o tempo de pico das señais de enerxía de vibración?

Resposta: Para extraer o pico e o tempo de pico das señais de enerxía de vibración, pódese usar métodos de procesamento e análise de sinais. O seguinte é un método xeral:

• Extracción de picos de señais de enerxía de vibración:

• a. Suaviza a sinal de enerxía de vibración: Aplica un filtrado medio ou outros métodos de suavizado para reducir o ruido na sinal, facendo máis fácil detectar os picos.

• b. Encontra os puntos de pico: Realiza a detección de picos na sinal suavizada, xeralmente a través dos seguintes pasos:

• c. Registra as amplitudes de pico: Determina a amplitude da sinal de enerxía de vibración en cada punto de pico.

• Calcula a primeira derivada ou diferenza da sinal para atopar os puntos extremos na sinal (puntos onde a pendente se converte en cero).

• Usa umbrais ou outras condicións para filtrar os puntos de pico, excluíndo as pequenas fluctuacións.

• Extracción do tempo de pico:

• • Registra os momentos de pico: Para cada punto de pico detectado, regista a súa posición no eixo de tempo, isto é, o momento temporal do pico.

  • Usa a información de tempo: A información de tempo dos momentos de pico pode usarse para representar o momento de ocurrencia de cada pico, xeralmente en milisegundos ou segundos.

Nota que os métodos específicos para extraer picos e tempos de pico poden variar dependendo das características da sinal. Ademais, o grao de suavizado da sinal e o nivel de ruido tamén afectarán a detección de picos. Podes usar ferramentas de procesamento de sinais como as bibliotecas NumPy e SciPy en Python, así como algoritmos de detección de picos como o método de umbral, o método de gradiente ou o método de ventá descollante para realizar estes pasos. Nas aplicacións prácticas, pode ser necesario axustar os parámetros do algoritmo para adaptarse aos requisitos específicos da sinal de vibración.

6. Que parámetros característicos ten a sinal sonora durante as operacións de apertura e pechado dos interruptores de corrente de alta tensión? Como extraer estes parámetros para analizar e diagnosticar defectos latentes nos interruptores de corrente de alta tensión?

Resposta: A sinal sonora durante as operacións de apertura e pechado dos interruptores de corrente de alta tensión pode conter algúns parámetros característicos usados para analizar e diagnosticar o rendemento e o estado de saúde do equipo. Os seguintes son posibles parámetros característicos da sinal sonora e métodos para extraelos:

• Amplitude sonora: A amplitude ou volume da sinal sonora, xeralmente expresada en decibelios (dB).

• Frecuencia sonora: Os compoñentes de frecuencia da sinal sonora, usados para identificar o ton ou o rango de frecuencia do son.

• Duración sonora: A duración do evento sonoro, xeralmente en milisegundos ou segundos.

• Forma de onda sonora: A forma de onda da sinal sonora, usada para analizar o inicio, fin e duración do son.

• Espectrograma sonoro: Un gráfico de análise espectral da sinal sonora, usado para identificar a ocurrencia e cambios dos compoñentes de frecuencia.

• Número de pulsos: Para múltiples pulsos sonoros, pódese calcular o número de pulsos nun período de tempo dado.

• Características sonoras: Usa ferramentas de análise sonora para extraer características sonoras, como a enerxía, a media espectral, picos, etc., das señais de audio.

Para extraer estes parámetros característicos, pódense realizar os seguintes pasos:

• Adquisición da sinal sonora: Usa micrófonos ou sensores apropiados para recoller señais sonoras durante as operacións de apertura e pechado dos interruptores de corrente de alta tensión.

• Digitalización da sinal: Converte a sinal sonora analóxica a forma digital para análise.

• Procesamento da sinal sonora: Filtra e desnoise a sinal sonora para eliminar o ruido e mellorar a calidade da sinal.

• Extracción de características: Usa ferramentas e algoritmos de procesamento de señais de audio para extraer os parámetros característicos mencionados, como a análise espectral, a análise de formas de onda, etc.

• Análise de datos: Analiza os parámetros característicos extraídos para identificar anomalias ou problemas de rendemento na sinal sonora.

Ao monitorizar e analizar as señais sonoras, pódense identificar defectos latentes nos interruptores de corrente de alta tensión, como sons anómalos, problemas mecánicos ou outras operacións anómalas. Isto axuda a prevenir fallos no equipo e a tomar medidas de manutención para asegurar a fiabilidade e seguridade dos interruptores de corrente de alta tensión.