Oversikt over feilmdiagnosemetoder for høyspenningsveksler

1. Hva er karakteristiske parametere for spolestrømformen i operasjonsmekanismer for høyspenningsbrytere? Hvordan trekke disse karakteristiske parametrene ut av det opprinnelige spolestrømsignalet?

Svar: De karakteristiske parametrene for spolestrømformen i operasjonsmekanismer for høyspenningsbrytere kan inkludere følgende:

• Stabil toppstrøm: Den maksimale stabilstrømmen i elektromagnetens spoleform, som representerer posisjonen der elektromagnetkjernen beveger seg til og kort tid står ved sin grenseposisjon.

• Varighet: Varigheten av elektromagnetens spolestrømform, vanligvis fra et dusin til over hundre millisekunder.

• Oppstigende tid før kjernaktivasjon: Tiden det tar for strømformen å stige fra null til den første toppstrømmen.

• Nedstigende tid: Tiden det tar for strømformen å synke fra den første toppstrømmen tilbake til den andre dalen. Dette tilsvarer tiden da armaturenpinne begynner å bevege seg, slår utløsermekanismen, og driver den til elektromagnetarmaturens grenseposisjon.

• Form: Den generelle formen av formen, som enkeltpuls, flerpuls eller periodisk form.

• Frekvens: Hvis formen er periodisk, er dens frekvens et viktig parameter.

For å trekke disse karakteristiske parametrene ut av det opprinnelige spolestrømsignalet, kreves vanligvis følgende trinn:

• Samplering: Bruk passende samplingsutstyr med tilstrekkelig samplingshastighet for å samle spolestrømmen kontinuerlig og konvertere signalet til digital form.

• Filtrering: Filtrer de sampelte dataene for å fjerne høyfrekvent støy for bedre identifisering av formegenskaper.

• Toppdeteksjon: Finn den maksimale verdien fra det filtrerte signalet for å bestemme toppstrømmen.

• Måling av varighet: Beregn varigheten ved å oppdage tidspunktene der formen starter og slutter fra nullstrøm.

• Måling av oppstigende og nedstigende tid: Beregn oppstigende og nedstigende tid ved å oppdage tidspunktene fra nullstrøm til toppstrøm og fra toppstrøm tilbake til nullstrøm, henholdsvis.

• Formanalyse: Bruk matematiske metoder eller formtilpasningsteknikker for å analysere formen.

• Frekvensanalyse: Hvis formen er periodisk, bruk Fourier-transformasjon eller autokorrelasjonsfunksjon for å estimere frekvensen.

Disse trinnene krever vanligvis signalbehandling og dataanalyseverktøy (som MATLAB, Python's NumPy og SciPy biblioteker, etc.). Å trekke ut disse karakteristiske parametrene hjelper med å overvåke og analysere ytingen til operasjonsmekanismer for høyspenningsbrytere. Merk at passende sikkerhetsforanstaltninger må tas når man håndterer høystrøm for å unngå uheldige elektriske sjokk eller andre farer.

2. Hvilke algoritmer kan brukes for å trekke ut karakteristiske parametre som topp- og dalsamplituder samt deres tilhørende tidspunkter fra spolestrømformer? Vennligst oppgi dem spesifikt.

Svar: For å trekke ut karakteristiske parametre som topp- og dalsamplituder samt deres tilhørende tidspunkter fra spolestrømformer, kan ulike signalbehandlings- og analysealgoritmer brukes. Formsegmentering og segment-for-segment sammenligning kan brukes for å oppnå karakteristiske parametre. Følgende er noen vanlige algoritmer og metoder:

• Toppdeteksjonsalgoritmer: Disse algoritmene kan detektere toppe i former, inkludert maksimumstopper og minimumsdaler. Vanlige algoritmer inkluderer terskelmetode, glidende vindu-metode, gradientbaserte metoder, etc.

• Nullgjennomgangsdeteksjonsalgoritmer: Disse algoritmene kan detektere overganger i former fra positiv til negativ eller fra negativ til positiv, typisk brukt sammen med toppe- og daldeteksjon.

• Fourier-transformasjon: Kan konvertere spolestrømformen til frekvensdomenet, trekke ut topp- og dalinformasjon i frekvensdomenet, og så mappe den tilbake til tidsdomenet gjennom invers transformasjon for å få tidsinformasjon.

• Integrerings- og derivasjonsalgoritmer: Integrering kan brukes til å estimere formamplitude, mens derivasjon kan brukes til å estimere helningen av toppe og daler, og dermed slutte på deres tidspunkter.

• Formtilpassing: Ved å tilpasse formmodeller som Gaussiske modeller, S-kurver, etc., for å estimere posisjonene og amplitudene av toppe og daler. Justere teoretiske parametre for elektromagneter for å generere spolestrømformer som fortlaufende nærmer seg faktiske målingsdata, og dermed få formparametre for faktiske spolestrømmer fra teoretiske parametre.

• Vindusbasert analyse: Segmenter formen inn i små vinduer og trekke ut karakteristiske parametre i hvert vindu for å fange endringer i toppe og daler.

• Derivasjonsbaserte metoder: Beregn derivasjonen av formen for å finne posisjonene til toppe og daler; punktene der derivasjonen blir null er ekstremalpunkter.

Disse algoritmer kan brukes individuelt eller i kombinasjon, med den spesifikke valget avhengig av bølgeformens natur og kravene til den spesifikke applikasjonen. I praktiske anvendelser kombineres domenekunnskap og dataanalyseverktøy typisk for å sikre nøyaktig uttak av karakteristiske parametere fra spolestrømmbølger.

3. Hvilke karakteristiske parametere har vibrasjonsakselerasjonssignalet til høyspenningsbrytermekanismers drift under åpning og stenging? Hvordan trekkes disse karakteristiske parameterne ut fra de målte mekaniske vibrasjonssignalene til høyspenningsbrytere?

Svar: Vibrasjonsakselerasjonssignalet til høyspenningsbrytermekanismers drift under åpning og stenging kan inneholde mange karakteristiske parametere som gir viktig informasjon om mekanismens ytelse og tilstand. Følgende er noen mulige karakteristiske parametere og metoder for å trekke dem ut:

• Toppakselerasjon: Maksimal akselerasjonsverdi i vibrasjonssignalet, typisk uttrykt i g enheter (tyngdeakselerasjon).

• Varighet: Varigheten av vibrasjonshendelsen, typisk i millisekunder eller sekunder.

• Frekvenskomponenter: Gjennom Fourier-transformasjon eller hurtig Fourier-transformasjon (FFT) og andre spektralanalysemetoder, kan frekvenskomponenter i vibrasjonssignalet trekkes ut for å identifisere forekomsten av eventuelle frekvenskomponenter.

• Vibrasjonsamplitude: Amplituden av vibrasjonssignalet, som kan uttrykkes som avstanden fra topp til null.

• Topptiltopp-verdi: Vibrasjonsamplituden av en full cyklus i vibrasjonssignalet, typisk brukt for å identifisere periodiske vibrasjoner.

• Antall pulser: For flerpulse vibrasjoner kan antallet pulser innen en gitt tidsperiode beregnes.

• Form av akselerasjonsbølge: Bølgeformen av vibrasjonssignalet kan brukes til å analysere start, slutt og varighet av vibrasjon.

• Høyfrekvenskomponenter: Identifiser høyfrekvensvibrasjonskomponenter, som kan indikere ustabilitet eller skade på mekanismen.

For å trekke ut disse karakteristiske parameterne, er følgende trinn typisk nødvendige:

• Innhenting av vibrasjonssignal: Bruk passende sensorer (som akselerometer) for å samle inn vibrasjonssignaler fra driftsmechanismen til høyspenningsbryteren.

• Digitalisering av signal: Konverter det analoge vibrasjonssignalet til digital form for senere analyse.

• Filtrering og støyredusering: Filtrer og fjern støy fra vibrasjonssignalet for å eliminere støy og forbedre signalkvaliteten.

• Egenskapsuttrekk: Bruk signalbehandlingsverktøy (som FFT) og vibrasjonsanalysemetoder for å trekke ut de ovennevnte karakteristiske parameterne. Vibrasjonssignaler transformeres ved hjelp av Fourier-transformasjon; signalet av ulike frekvenser overflater i forskjellige tidspunkter for å generere akselerasjonsvibrasjonsbølger som nærmer seg den faktiske vibrasjonskurven, og får karakteristiske parametere av faktiske data fra teoretiske data.

• Dataanalyse: Analyser de uttrekte karakteristiske parameterne for å identifisere ytelsesproblemer eller unormaliteter i mekanismen.

Analyse av disse karakteristiske parameterne kan brukes til å overvåke helsesituasjonen til høyspenningsbrytere, identifisere potensielle feil, og ta vedlikeholdsforanstaltninger for å sikre deres riktige drift. Vibrasjonsmonitoring er typisk et viktig oppgave i ingeniørfaget som kan forbedre utstyrshensyn og levetid.

4. Hvilke algoritmer kan brukes til å trekke ut karakteristiske parametere fra mekaniske vibrasjonsakselerasjonssignaler under høyspenningsbryterdrift?

Svar: Når man trekker ut karakteristiske parametere fra mekaniske vibrasjonsakselerasjonssignaler under høyspenningsbryterdrift, kan ulike signalbehandlings- og analysemetoder brukes. Følgende er noen vanlige algoritmer og metoder:

• Toppdeteksjonsalgoritmer: Disse algoritmene kan oppdage toppe i vibrasjonssignaler, inkludert maksimal vibrasjonsakselerasjonstopper. Vanlige algoritmer inkluderer terskelmetode, glidende vinduemetode, gradientbaserte metoder, etc.

• Spektralanalyse: Fourier-transformasjon eller hurtig Fourier-transformasjon (FFT) kan brukes til å konvertere vibrasjonssignalet til frekvensdomenet og trekke ut frekvenskomponenter og amplitudinformasjon av vibrasjonen.

• Vibrasjonsenergi: Estimer vibrasjonsenergien ved integrering av kvadratet av vibrasjonssignalet, dermed å få informasjon om den totale energien i vibrasjonen.

• Vibrasjonsfrekvens: Estimer de hovedfrekvenskomponentene av vibrasjonen ved bruk av spektralanalyse eller autokorrelasjonsfunksjoner for å identifisere frekvenskarakteristikkene til vibrasjonen.

• Vibrasjonsamplitude: Kvantifiser størrelsen på vibrasjonen ved å beregne amplituden av vibrasjonssignalet.

• Topptiltopp-verdi: Vibrasjonsamplituden av en full vibrasjonscyklus i vibrasjonssignalet, typisk brukt for å identifisere periodiske vibrasjoner.

• Antall pulser: For flerpulse vibrasjoner kan antallet pulser innen en gitt tidsperiode beregnes.

• Form av vibrasjonsbølge: Bølgeformen av vibrasjonssignalet kan brukes til å analysere start, slutt og varighet av vibrasjon.

Toppunkt: Estimer tidspunktet da vibrasjonstoppen oppstår for å identifisere tidsrammen for vibrasjonsbegivenheter.

Disse algoritmene kan brukes individuelt eller i kombinasjon, med den spesifikke valget avhengig av vibrasjonssignalets natur og kravene til den spesifikke applikasjonen. I praksis kombineres domenet kunnskap og dataanalyseverktøy typisk for å sikre nøyaktig uttak av karakteristiske parametre fra mekaniske vibrasjonsakselerasjonssignaler for høyspenningsbrytere, for å overvåke utstyrs ytelse og helsestatus.

5. Hvordan trekke ut toppen og toptidspunktet av vibrasjonsenergisignaler?

Svar: For å trekke ut toppen og toptidspunktet av vibrasjonsenergisignaler, kan du bruke signalbehandling- og analysemetoder. Følgende er en generell metode:

• Trekking av toppen av vibrasjonsenergisignaler:

• a. Glatt vibrasjonsenergisignal: Bruk gjennomsnittsfiltering eller andre glattemetoder for å redusere støy i signalet, slik at det blir lettere å oppdage toppepunkter.

• b. Finn toppunkter: Utfør toppdeteksjon på det glatte signalet, typisk gjennom følgende trinn:

• c. Registrer toppamplituder: Bestem amplituden av vibrasjonsenergisignalet ved hvert toppunkt.

• Beregn den første deriverte eller differansen av signalet for å finne ekstremale punkter i signalet (punkter der gradienten blir null).

• Bruk terskler eller andre betingelser for å filtrere bort toppunkter, unntatt små fluktuerasjoner.

• Trekking av toptidspunkt:

• • Registrer toptidspunkter: For hvert oppdaget toppunkt, registrer dets posisjon på tidslinjen, altså toptidspunktet.

  • Bruk tidinformasjon: Tidinformasjonen om toptidspunktene kan brukes for å representere forekomsttidspunktet for hvert topp, typisk i millisekunder eller sekunder.

Merk at de spesifikke metodene for å trekke ut toppunkter og toptidspunkter kan variere avhengig av signalets egenskaper. I tillegg vil graden av signalet glatting og støy nivå også påvirke toppdeteksjon. Du kan bruke signalbehandlingsverktøy som NumPy- og SciPy-bibliotek i Python, samt toppdeteksjonsalgoritmer som terskelmetoden, gradientmetoden eller glidende vindu-metode for å utføre disse trinnene. I praksis kan du måtte justere algoritme-parametre for å tilpasse spesifikke vibrasjonssignalbehov.

6. Hvilke karakteristiske parametre har lydsignalet under åpning og lukking av høyspenningsbrytere? Hvordan trekke ut disse parametrene for å analysere og diagnoesere latente feil i høyspenningsbrytere?

Svar: Lydsignalet under åpning og lukking av høyspenningsbrytere kan inneholde noen karakteristiske parametre som brukes til å analysere og diagnoesere utstyrs ytelse og helsestatus. Følgende er noen mulige lydsignal-karakteristiske parametre og metoder for å trekke dem ut:

• Lydintensitet: Intensiteten eller volumet av lydsignalet, typisk uttrykt i desibeler (dB).

• Lydfrekvens: Frekvenskomponentene i lydsignalet, brukt for å identifisere tonen eller frekvensområdet til lyden.

• Lydvirketid: Varigheten av lydbegivenheten, typisk i millisekunder eller sekunder.

• Lydbølgeform: Bølgeformen av lydsignalet, brukt for å analysere start, slutt og varighet av lyden.

• Lydspektrum: Et spektralanalysegraf av lydsignalet, brukt for å identifisere forekomst og endringer av frekvenskomponenter.

• Antall puls: For flere lydpuls, kan antallet puls innen en gitt tidsperiode beregnes.

• Lydparametre: Bruk lydanalyseverktøy for å trekke ut lydparametre, som energi, spektralt snitt, toppepunkt, etc., av lydsignaler.

For å trekke ut disse karakteristiske parameterne, kan følgende trinn utføres:

• Innhenting av lydsignal: Bruk passende mikrofoner eller sensorer for å samle inn lydsignaler under åpning og lukking av høyspenningsbrytere.

• Digitalisering av signal: Konverter det analoge lydsignalet til digital form for analyse.

• Behandling av lydsignal: Filter og fjern støy fra lydsignalet for å eliminere støy og forbedre signalkvaliteten.

• Eksportering av parametre: Bruk lydsignalbehandlingsverktøy og -algoritmer for å trekke ut de ovennevnte karakteristiske parameterne, som spektralanalyse, bølgeformsanalyse, etc.

• Dataanalyse: Analyser de uttrukne karakteristiske parameterne for å identifisere avvik eller ytelsesproblemer i lydsignalet.

Ved overvåking og analyse av lydsignaler, kan latente feil i høyspenningsbrytere identifiseres, som uvanlige lyder, mekaniske problemer, eller andre uvanlige operasjoner. Dette hjelper med å forhindre utstyrsfeil og ta vedlikeholdsforanstaltninger for å sikre påliteligheten og sikkerheten til høyspenningsbrytere.