Panoramica dei metodi di diagnosi dei difetti per interruttori ad alta tensione AC
1. Quali sono i parametri caratteristici della forma d'onda della corrente del bobina nei meccanismi di manovra dei disgiuntori ad alta tensione? Come estrarre questi parametri caratteristici dal segnale di corrente originale del bobina di sgancio?
Risposta: I parametri caratteristici della forma d'onda della corrente del bobina nei meccanismi di manovra dei disgiuntori ad alta tensione possono includere quanto segue:
Corrente picco in stato stazionario: Il valore massimo di corrente in stato stazionario nella forma d'onda del bobina elettromagnetico, rappresenta la posizione in cui il nucleo dell'elettromagnete si muove e si ferma brevemente nella sua posizione limite.
Durata: La durata della forma d'onda della corrente del bobina elettromagnetico, che tipicamente varia da una dozzina a oltre cento millisecondi.
Tempo di salita prima dell'attivazione del nucleo: Il tempo necessario per la forma d'onda di corrente per salire da zero alla prima corrente picco.
Tempo di discesa: Il tempo necessario per la forma d'onda di corrente per scendere dalla prima corrente picco al secondo minimo. Questo corrisponde al momento in cui l'asta dell'armatura inizia a muoversi, colpisce il meccanismo di sgancio e lo spinge fino alla posizione limite dell'armatura dell'elettromagnete.
Forma della forma d'onda: La forma complessiva della forma d'onda, come un impulso singolo, multi-impulsi o forma d'onda periodica.
Frequenza: Se la forma d'onda è periodica, la sua frequenza è un parametro importante.
Per estrarre questi parametri caratteristici dal segnale di corrente originale del bobina di sgancio, sono generalmente richiesti i seguenti passaggi:
Campionamento: Utilizzare un'attrezzatura di campionamento appropriata con una frequenza di campionamento sufficiente per campionare continuamente la corrente del bobina e convertire il segnale in forma digitale.
Filtraggio: Filtrare i dati campionati per rimuovere il rumore ad alta frequenza per una migliore identificazione delle caratteristiche della forma d'onda.
Rilevamento del picco: Trovare il valore massimo dal segnale filtrato per determinare la corrente picco.
Misurazione della durata: Calcolare la durata rilevando i punti temporali in cui la forma d'onda inizia e termina a partire da una corrente nulla.
Misurazione del tempo di salita e di discesa: Calcolare il tempo di salita e di discesa rilevando i punti temporali da corrente nulla a corrente picco e viceversa, rispettivamente.
Analisi della forma: Utilizzare metodi matematici o tecniche di fitting della forma d'onda per analizzare la forma della forma d'onda.
Analisi della frequenza: Se la forma d'onda è periodica, utilizzare la trasformata di Fourier o la funzione di autocorrelazione per stimare la frequenza.
Questi passaggi richiedono generalmente strumenti di elaborazione del segnale e analisi dei dati (come MATLAB, le librerie NumPy e SciPy di Python, ecc.). L'estrazione di questi parametri caratteristici aiuta a monitorare e analizzare le prestazioni dei meccanismi di manovra dei disgiuntori ad alta tensione. Si noti che devono essere prese adeguate misure di sicurezza quando si gestiscono correnti ad alta tensione per prevenire shock elettrici accidentali o altri pericoli.
2. Quali algoritmi possono essere utilizzati per estrarre parametri caratteristici come ampiezze di picco e minimo e i loro punti temporali corrispondenti dalle forme d'onda della corrente del bobina? Elencarli specificamente.
Risposta: Per estrarre parametri caratteristici come ampiezze di picco e minimo e i loro punti temporali corrispondenti dalle forme d'onda della corrente del bobina, possono essere utilizzati vari algoritmi di elaborazione e analisi del segnale. La segmentazione della forma d'onda e il confronto segmento per segmento possono essere utilizzati per ottenere parametri caratteristici. Di seguito sono elencati alcuni algoritmi e metodi comunemente utilizzati:
Algoritmi di rilevamento del picco: Questi algoritmi possono rilevare i picchi nelle forme d'onda, inclusi i picchi massimi e i minimi. Gli algoritmi comuni includono il metodo della soglia, il metodo della finestra scorrevole, i metodi basati sul gradiente, ecc.
Algoritmi di rilevamento del passaggio per zero: Questi algoritmi possono rilevare le transizioni nelle forme d'onda da positivo a negativo o da negativo a positivo, solitamente utilizzati insieme al rilevamento dei picchi e dei minimi.
Trasformata di Fourier: Può convertire la forma d'onda della corrente del bobina nel dominio di frequenza, estrarre informazioni sui picchi e i minimi nel dominio di frequenza, e quindi mapparle nuovamente nel dominio temporale attraverso la trasformazione inversa per ottenere le informazioni temporali.
Algoritmi di integrazione e differenziazione: L'integrazione può essere utilizzata per stimare l'ampiezza della forma d'onda, mentre la differenziazione può essere utilizzata per stimare la pendenza dei picchi e dei minimi, inferendo così i loro punti temporali.
Fitting della forma d'onda: Adattando modelli di forma d'onda come modelli gaussiani, curve S, ecc., per stimare le posizioni e le ampiezze dei picchi e dei minimi. Regolando i parametri teorici degli elettromagneti per generare forme d'onda di corrente del bobina che si avvicinano continuamente ai dati di misura effettivi, ottenendo così i parametri caratteristici della forma d'onda della corrente del bobina effettiva dai parametri teorici.
Analisi a finestre: Segmentare la forma d'onda in piccole finestre ed estrarre i parametri caratteristici all'interno di ciascuna finestra per catturare le variazioni nei picchi e nei minimi.
Metodi basati sulla derivata: Calcolare la derivata della forma d'onda per trovare le posizioni dei picchi e dei minimi; i punti in cui la derivata diventa zero sono punti estremi.
Questi algoritmi possono essere utilizzati singolarmente o in combinazione, con la scelta specifica che dipende dalla natura del segnale di forma d'onda e dai requisiti dell'applicazione specifica. Nelle applicazioni pratiche, la conoscenza del dominio e gli strumenti di analisi dei dati vengono tipicamente combinati per garantire l'estrazione accurata dei parametri caratteristici dai segnali di corrente del bobina.
3. Quali parametri caratteristici ha il segnale di accelerazione di vibrazione dei meccanismi di interruttori ad alta tensione durante le operazioni di apertura e chiusura? Come estrarre questi parametri caratteristici dai segnali di vibrazione meccanica misurati degli interruttori ad alta tensione?
Risposta: Il segnale di accelerazione di vibrazione dei meccanismi di interruttori ad alta tensione durante le operazioni di apertura e chiusura può contenere molti parametri caratteristici che forniscono informazioni importanti sulle prestazioni e sullo stato del meccanismo. I seguenti sono alcuni possibili parametri caratteristici e metodi per estrarli:
Accelerazione massima: Il valore massimo di accelerazione nel segnale di vibrazione, solitamente espresso in unità g (accelerazione di gravità).
Durata: La durata dell'evento di vibrazione, solitamente in millisecondi o secondi.
Componenti di frequenza: Attraverso la trasformata di Fourier o la trasformata di Fourier veloce (FFT) e altri metodi di analisi spettrale, si possono estrarre i componenti di frequenza dal segnale di vibrazione per identificare l'occasione di qualsiasi componente di frequenza.
Ampiezza di vibrazione: L'ampiezza del segnale di vibrazione, che può essere espressa come la distanza dal picco allo zero.
Valore picco-picco: L'ampiezza di vibrazione di un ciclo completo nel segnale di vibrazione, solitamente utilizzato per identificare le vibrazioni periodiche.
Numero di impulsi: Per le vibrazioni multi-impulso, si può calcolare il numero di impulsi all'interno di un determinato periodo di tempo.
Forma del segnale di accelerazione: La forma d'onda del segnale di vibrazione può essere utilizzata per analizzare l'inizio, la fine e la durata della vibrazione.
Componenti di alta frequenza: Identificare i componenti di vibrazione ad alta frequenza, che potrebbero indicare instabilità o danni del meccanismo.
Per estrarre questi parametri caratteristici, di solito sono richiesti i seguenti passaggi:
Acquisizione del segnale di vibrazione: Utilizzare sensori appropriati (come accelerometri) per raccogliere i segnali di vibrazione dal meccanismo di funzionamento dell'interruttore ad alta tensione.
Digitalizzazione del segnale: Convertire il segnale di vibrazione analogico in forma digitale per l'analisi successiva.
Filtraggio e riduzione del rumore: Filtrare e ridurre il rumore del segnale di vibrazione per eliminare il rumore e migliorare la qualità del segnale.
Estrazione delle caratteristiche: Utilizzare strumenti di elaborazione del segnale (come FFT) e metodi di analisi delle vibrazioni per estrarre i parametri caratteristici sopra menzionati. I segnali di vibrazione vengono trasformati utilizzando la trasformata di Fourier; i segnali di diverse frequenze vengono sovrapposti in diversi momenti per generare forme d'onda di vibrazione accelerativa che approssimano la curva di vibrazione reale, ottenendo parametri caratteristici di dati reali da dati teorici.
Analisi dei dati: Analizzare i parametri caratteristici estratti per identificare problemi di prestazioni o anomalie nel meccanismo.
L'analisi di questi parametri caratteristici può essere utilizzata per monitorare lo stato di salute degli interruttori ad alta tensione, identificare potenziali guasti e prendere misure di manutenzione per garantirne il corretto funzionamento. Il monitoraggio delle vibrazioni è tipicamente un compito importante nell'ingegneria che può migliorare l'affidabilità e la durata della vita dell'equipaggiamento.
4. Quali algoritmi possono essere utilizzati per estrarre i parametri caratteristici dai segnali di accelerazione di vibrazione meccanica durante le operazioni degli interruttori ad alta tensione?
Risposta: Quando si estraggono i parametri caratteristici dai segnali di accelerazione di vibrazione meccanica durante le operazioni degli interruttori ad alta tensione, possono essere utilizzati vari algoritmi di elaborazione e analisi del segnale. I seguenti sono alcuni algoritmi e metodi comunemente utilizzati:
Algoritmi di rilevamento dei picchi: Questi algoritmi possono rilevare i picchi nei segnali di vibrazione, inclusi i picchi massimi di accelerazione di vibrazione. Algoritmi comuni includono il metodo della soglia, il metodo della finestra scorrevole, i metodi basati sul gradiente, ecc.
Analisi spettrale: La trasformata di Fourier o la trasformata di Fourier veloce (FFT) possono essere utilizzate per convertire il segnale di vibrazione nel dominio della frequenza ed estrarre i componenti di frequenza e le informazioni sull'ampiezza della vibrazione.
Energia di vibrazione: Stimare l'energia di vibrazione integrando il quadrato del segnale di vibrazione, ottenendo così informazioni sull'energia totale della vibrazione.
Frequenza di vibrazione: Stimare i principali componenti di frequenza della vibrazione utilizzando l'analisi spettrale o le funzioni di autocorrelazione per identificare le caratteristiche di frequenza della vibrazione.
Ampiezza di vibrazione: Quantificare l'entità della vibrazione calcolando l'ampiezza del segnale di vibrazione.
Valore picco-picco: L'ampiezza di vibrazione di un ciclo completo di vibrazione nel segnale di vibrazione, solitamente utilizzato per identificare le vibrazioni periodiche.
Numero di impulsi: Per le vibrazioni multi-impulso, si può calcolare il numero di impulsi all'interno di un determinato periodo di tempo.
Forma del segnale di vibrazione: La forma d'onda del segnale di vibrazione può essere utilizzata per analizzare l'inizio, la fine e la durata della vibrazione.
Ora di picco: stima il punto temporale in cui si verifica il picco di vibrazione per identificare il momento degli eventi di vibrazione.
Questi algoritmi possono essere utilizzati singolarmente o in combinazione, con la scelta specifica che dipende dalla natura del segnale di vibrazione e dai requisiti dell'applicazione specifica. Nelle applicazioni pratiche, le conoscenze del dominio e gli strumenti di analisi dei dati vengono tipicamente combinati per garantire l'estrazione accurata dei parametri caratteristici dai segnali di accelerazione delle vibrazioni meccaniche degli interruttori ad alta tensione, per monitorare le prestazioni e lo stato di salute dell'equipaggiamento.
5. Come estrarre il picco e l'ora di picco dei segnali di energia di vibrazione?
Risposta: Per estrarre il picco e l'ora di picco dei segnali di energia di vibrazione, è possibile utilizzare metodi di elaborazione e analisi dei segnali. Di seguito viene presentato un metodo generale:
Estrazione del picco dei segnali di energia di vibrazione:
a. Lisciare il segnale di energia di vibrazione: applicare un filtro di media o altri metodi di lisciamento per ridurre il rumore nel segnale, rendendolo più facile da rilevare i picchi.
b. Trovare i punti di picco: eseguire la rilevazione dei picchi sul segnale lisciato, solitamente attraverso i seguenti passaggi:
c. Registrare le ampiezze dei picchi: determinare l'ampiezza del segnale di energia di vibrazione in ogni punto di picco.
Calcolare la derivata prima o la differenza del segnale per trovare i punti estremi nel segnale (punti in cui il gradiente diventa zero).
Utilizzare soglie o altre condizioni per filtrare i punti di picco, escludendo piccole fluttuazioni.
Estrazione dell'ora di picco:
-
Registrare i momenti di picco: per ogni punto di picco rilevato, registrare la sua posizione sull'asse temporale, ovvero il momento temporale del picco.
Utilizzare le informazioni temporali: le informazioni temporali dei momenti di picco possono essere utilizzate per rappresentare il tempo di occorrenza di ciascun picco, solitamente in millisecondi o secondi.
Si noti che i metodi specifici per l'estrazione dei picchi e delle ore di picco possono variare in base alle caratteristiche del segnale. Inoltre, il grado di lisciamento del segnale e il livello di rumore influiranno anche sulla rilevazione dei picchi. È possibile utilizzare strumenti di elaborazione dei segnali come le librerie NumPy e SciPy in Python, nonché algoritmi di rilevazione dei picchi come il metodo della soglia, il metodo del gradiente o il metodo della finestra scorrevole per eseguire questi passaggi. Nelle applicazioni pratiche, potrebbe essere necessario regolare i parametri dell'algoritmo per adattarsi ai requisiti specifici del segnale di vibrazione.
6. Quali parametri caratteristici ha il segnale sonoro durante le operazioni di apertura e chiusura degli interruttori ad alta tensione? Come estrarre questi parametri per analizzare e diagnosticare difetti latenti negli interruttori ad alta tensione?
Risposta: Il segnale sonoro durante le operazioni di apertura e chiusura degli interruttori ad alta tensione può contenere alcuni parametri caratteristici utilizzati per analizzare e diagnosticare le prestazioni e lo stato di salute dell'equipaggiamento. Di seguito sono elencati alcuni possibili parametri caratteristici del segnale sonoro e i metodi per estrarli:
Ampiezza del suono: l'ampiezza o il volume del segnale sonoro, solitamente espresso in decibel (dB).
Frequenza del suono: i componenti di frequenza del segnale sonoro, utilizzati per identificare il tono o l'intervallo di frequenza del suono.
Durata del suono: la durata dell'evento sonoro, solitamente in millisecondi o secondi.
Forma d'onda del suono: la forma d'onda del segnale sonoro, utilizzata per analizzare l'inizio, la fine e la durata del suono.
Spettrogramma del suono: un grafico di analisi spettrale del segnale sonoro, utilizzato per identificare l'occasione e le variazioni dei componenti di frequenza.
Numero di impulsi: per più impulsi sonori, è possibile calcolare il numero di impulsi all'interno di un determinato periodo di tempo.
Caratteristiche del suono: utilizzare strumenti di analisi del suono per estrarre caratteristiche del suono, come l'energia, la media spettrale, i picchi, ecc., dei segnali audio.
Per estrarre questi parametri caratteristici, è possibile eseguire i seguenti passaggi:
Acquisizione del segnale sonoro: utilizzare microfoni o sensori appropriati per raccogliere i segnali sonori durante le operazioni di apertura e chiusura degli interruttori ad alta tensione.
Digitizzazione del segnale: convertire il segnale sonoro analogico in forma digitale per l'analisi.
Elaborazione del segnale sonoro: filtrare e denoising del segnale sonoro per eliminare il rumore e migliorare la qualità del segnale.
Estrazione delle caratteristiche: utilizzare strumenti e algoritmi di elaborazione dei segnali audio per estrarre i parametri caratteristici sopra menzionati, come l'analisi spettrale, l'analisi della forma d'onda, ecc.
Analisi dei dati: analizzare i parametri caratteristici estratti per identificare anomalie o problemi di prestazioni nel segnale sonoro.
Monitorando e analizzando i segnali sonori, è possibile identificare difetti latenti negli interruttori ad alta tensione, come suoni anomali, problemi meccanici o altre operazioni anomale. Questo aiuta a prevenire guasti dell'equipaggiamento e a prendere misure di manutenzione per garantire l'affidabilità e la sicurezza degli interruttori ad alta tensione.
