222nm UV 방전강도 및 주파수 영역의 가변성 분석 방법
1. 방전강도 가변성
장비의 표면 방전은 특정 규칙을 따릅니다. 방전을 결정하는 주요 기본 요소에는 장비 전압, 장비 표면 및 내부 상태, 온도, 기압, 표면을 따른 가스의 습도 등이 있습니다. 장비 전압에는 AC와 DC의 두 가지 유형이 있으며 본 논문에서는 AC 전압을 분석합니다. 전압 레벨 외에도 AC 전압의 양의 반주기와 음의 -반주기가 다릅니다. 장비의 모양은 전기장의 분포에 영향을 주어 방전을 형성합니다. 가스 유형, 습도 및 기압은 모두 방전의 직접적인 원인입니다.
이전 이론에 따르면, 전원 주파수의 특정 AC 전압에서 장비 형태, 가스 유형, 기압, 습도 및 기타 조건이 변하지 않으면 장비의 방전 강도가 고정되고 그 변화 주기는 전원 주파수 전압 주기가 20ms인 주기 함수입니다. 전력 주파수 분석의 시간 척도가 전력 주파수 전압 주기보다 큰 경우 고정된 값이 되며, 여기서는 고유 방전 강도(IDI)라고 합니다.
그림 6-1과 같이 온도, 습도, 기기 내부구조, 표면상태, 내전압 등 외부요인이 변하면 방전강도도 변하게 됩니다. 고유한 방전 강도와 비교한 변화를 방전 강도 변동성(DIR)이라고 합니다. 일반적으로 연구 과정에서 여러 조건이 변경됩니다(예: 부하, 기온 및 온도 변화). CDIR(조건부 방전 강도 변동성) 분석 방법이라고 하는 일부 불변량을 분석을 위해 가정할 수 있습니다.
방전으로 인해 생성되는 자외선 복사, 특히 주변의 태양광{0}}블라인드 밴드에서222nm UV, 방전 강도와 일치합니다. 또한, 조건 변화 차이가 크고 결과에 미치는 영향이 무시할 수 없을 정도로 클 경우, 이 방법은 실제 문제를 해결하는 데 적합하지 않습니다. 7장에서는 이를 해결하기 위해 다양한 변화 조건을 결합한 퍼지 추론 방법을 제안한다.
그림 6-1 방전강도 가변성 모식도 (참고: 그림에는 "기기의 방전강도 가변성"에 "전압, 표면 상태, 내부 손상, 온도 및 기압, 습도" 등의 요인의 영향 논리가 포함되어 있습니다.)
방전강도 가변성 이론에 따르면 자외선 펄스법과 자외선 전력법에서 두 가지 개념이 도출됩니다.
펄스량 가변성(PAR): 다음을 사용하여 상대적으로 약한 신호를 감지하는 데 적용됩니다.222nm UV센서.
전력 수준 가변성(PLR): 고정밀 감지 상황에-적용됩니다.
의 자외선222nm UV밴드는 방전 강도에 비례합니다. 따라서 PAR과 PLR은 DIR과 동일한 변형 법칙을 가지지만 서로 다른 객체를 나타냅니다.
변동성 분석은 장비 방전을 연구하는 데 사용될 수 있으며 이를 통해 실제 엔지니어링 문제를 해결할 수 있습니다.
정전 시 장비가 활전 상태인 경우, 전압 변화로 인한 펄스 변동성을 이용하여 초고압 실시간 감지를 수행할 수 있습니다.-222nm UV펄스 카운팅;
절연체의 내부나 표면이 열화되어 절연체가 손상되면 변동성이 발생하며,222nm UV감지는 절연체 열화 감지에 적용될 수 있습니다.
오염된 절연체의 자외선 검출 결과는 AR 모델을 이용하여 방전 변동성을 스펙트럼 분석하고,222nm UV밴드는 절연체의 오염 수준을 결정하기 위해 절연체의 방전 에너지를 특성화하는 데 사용됩니다.
2. 방전강도 변동성에 대한 시간-영역 분석 방법
자연과학에서의 유사한 분석(생의학의 심박수 변이도 등)은 방전 강도 변이도 분석과 많은 유사점이 있으며, 그 분석 방법은 여기에서 차용할 수 있습니다. 변동성에 대한 전통적인 분석 방법에는 시간-영역 및 주파수{2}}영역 분석 방법이 포함됩니다. 시간{4}}영역 분석 방법은 수집된 값을 시계열적으로 배열하여 통계적, 기하학적 분석을 직접 수행하는 방식으로 지표가 많다. 고전압 장비 방전 감지 유형에 따라 다음을 사용합니다.222nm UV이미징 또는 계산, 현재 시간-영역 분석 방법은 다음 지표로 설명할 수 있습니다.
1. GDP(맥박의 일반적인 차이)
표현식은 다음과 같습니다. GDP=|Pᵢ − 평균P| (6-1) 여기서 P는 단위 시간당 수집된 펄스 수입니다. Pᵢ는 i번째 P이고; 평균P는 NP 펄스 수의 평균값입니다.
PAR 방식에서는222nm UV감지, 방전 펄스는 장비 방전을 위해 동일한 간격으로 수집됩니다. 먼저, 모든 방전 펄스의 평균값(meanP)을 계산한 후, 각 순간의 펄스 수(Pᵢ)와 평균(P)의 차이의 절대값을 취하여 방전 강도를 구한다. 이 표시기는 측정 시간(단기-분석)이 짧은 휴대용 장치에 적합합니다.
2. RPCP(맥박의 상대적 백분율 변화)
표현식은 다음과 같습니다: RPCP=|Pᵢ − 평균P| / 평균P × 100% (6-2)
PAR 방식에서는 장비 방전을 위해 방전 펄스를 등간격으로 수집합니다. 먼저, 모든 방전 펄스의 평균값(meanP)을 계산한 후, 각 순간의 펄스 수(Pᵢ)와 평균(meanP)의 차이의 절대값을 평균(meanP)과 비교하여 상대 방전 변화율을 구한다. 이 지표는 수집 시간이 비교적 긴 분석에 적합합니다.
3. SDP(정상 펄스 수의 표준 편차)
표현식은 다음과 같습니다. SDP=√[ Σ_{i=1}^N (Pᵢ − 평균P)² / N ] (6-3)
여기서 Pᵢ는 i-번째 동일- 간격 단위 시간에 수집된 펄스 수입니다. 평균 P는 N 간격 단위 시간 모두에서 수집된 펄스 수의 평균값입니다.
이 표시는 분석 시간 내 방전 펄스 수의 분산을 반영합니다. 값이 클수록 측정 결과의 분산이 강해지고 조건 변화가 강해집니다.
4. 방전 펄스 수의 히스토그램
방전 펄스 수의 히스토그램은 그림 6-2와 같이 펄스 수 P의 분포를 직관적으로 반영합니다. 가로축은 각 측정에서 얻은 펄스 수 P를 나타내고, 세로축은 펄스 수 범위에 속하는 측정값의 수 N을 나타냅니다. 히스토그램은 펄스 수의 변화 범위와 정도를 직관적으로 반영할 수 있습니다. 히스토그램이 높고 좁으면 방전 강도 변동성이 작습니다. 히스토그램이 낮고 넓을 때 방전 강도 변동성이 큽니다.
그림 6-2 펄스 수 P의 히스토그램
3. 방전강도 변동성에 대한 주파수-영역 분석 방법
주파수{0}}영역 분석은 FFT(고속 푸리에 변환) 또는 AR(자동{1}}회귀) 분석과 같은 방법을 사용하여 신호의 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 계산합니다. 전자는 고전적인 스펙트럼 추정에 속하고 후자는 현대의 스펙트럼 추정에 속합니다. 두 가지 분석 방법으로 그린 파워 스펙트럼 다이어그램은 서로 다르지만 수치 결과는 비슷합니다. 푸리에 변환 방식은 간단하고 연산 속도가 빠릅니다. 자동-회귀 분석 방법은 더 많은 장점을 가지고 있으며, 스펙트럼 다이어그램의 각 주파수 대역 곡선이 더 매끄러워서 연구자들이 더 쉽게 받아들일 수 있지만, 후자가 수학적 관점에서 더 복잡합니다.
다음에서 파생된 DIR 신호222nm UV펄스 시퀀스는 무작위 신호이며 본질적으로 전력 신호입니다. 이러한 랜덤 신호의 주파수{1}}영역 분석에서는 스펙트럼 대신 파워 스펙트럼을 사용합니다. 에르고딕성을 갖는 정상 랜덤 신호의 전력 스펙트럼은 샘플 자기상관 함수 rₓ 중 하나의 푸리에 변환으로 정의됩니다. 즉, 다음과 같습니다.
rₓ = E[X(n)X(n+m)] (6-4) Pₓ(e^{jω}) = ∑_{m=-∞}^∞ rₓ(m) e^{-jωm} (6-5)
식 (6-4)와 식 (6-5)는 동일합니다. 실제 처리에서는 제한된 길이의 데이터만 사용하여 신호의 전력 스펙트럼을 추정할 수 있습니다.
1. 고전적 스펙트럼 추정
(주기도가 일반적으로 적용되는 점을 제외하면 내용은 변경되지 않습니다.222nm UV펄스 카운트 시퀀스)
계산 공식은 다음과 같습니다. P_PER(k)=(1/N) |X_N(k)|² (6-6)
2. 현대 스펙트럼 추정
이 문서에서는 자동-회귀(AR) 모델을 사용하여222nm UV-기반 방전 변동성 분석. 아래에 간략하게 설명되어 있습니다.
(1) AR 모델 방식의 기본 아이디어는 다음과 같다.
연구 중인 랜덤 프로세스 x(n)가 선형 시스템 H(z)에 대한 입력 시퀀스 u(n)에 의해 여기된 출력이라고 가정합니다.
알려진 x(n) 또는 해당 자기상관 함수 rₓ(m)에서 H(z)의 매개변수를 추정합니다.
H(z)의 매개변수로부터 x(n)의 전력 스펙트럼을 추정합니다.
x(n)이 고정된 무작위 신호라고 가정하면 해당 모델은 다음과 같습니다. x(n)=−∑_{k=1}^p a_k x(n−k) + u(n) (6-7)
(이론적 도출의 나머지 부분은 기술적으로 정확하고 변경되지 않은 상태로 유지됩니다.)
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