Nelle Sezioni 3.2 e 3.3 sono state presentate alcune tecniche di apprendimento automatico sia supervisionate che non. Quelle mostrate in questo capitolo sono le più conosciute in letteratura. Ovviamente diversi ricercatori hanno eettuato modi che più o meno sostanziose agli algoritmi di base per raggiungere performance migliori sia dal punto di vista computazionale sia dal punto di vista dell'accuratezza dei risultati.
Nel Capitolo 5 verrà presentata la teoria di una rete neurale a singolo strato che sfrutta la randomicità per il mapping dei dati. Inoltre nel Capitolo 6 l'algoritmo verrà adattato per essere realizzato in un dispositivo hardware, mostrando un'applicazione nel ricono- scimento di diverse tipologie di scariche parziali. Nel Capitolo 7 verranno utilizzate e confrontate diverse tecniche allo stato dell'arte per la separazione non supervisionata dei difetti.
Capitolo 4
Misura delle scariche e separazione
dal rumore
In questo capitolo verranno descritti i sistemi di misura per le scariche di tipo condotto, quali impedenze RLC e sensori induttivi, e sistemi di misura per le scariche di tipo irradiato, mediante l'impiego di antenne.
Inoltre verranno fatte considerazioni sulla quantizzazione delle scariche in fase di misura, mostrando le dierenze in fase di separazione tra il rumore di fondo e il segnali di scarica tra un sistema a 8 bit e uno a 12 bit. La separazione è stata eettuata utilizzando un semplice algoritmo di clustering.
4.1 Sistemi per la misura condotta delle scariche
I sistemi per la misura di scariche condotte possono essere divisi principalmente in due categorie:
1) Impedenze RLC
Si consideri il circuito di Fig. 2.9 nel Capitolo 2. La Zmi, ovvero l'impedenza di
misura, potrebbe essere costituita da una pura resistenza R, da un circuito RC o da un circuito RLC. La scelta è in uenzata dal tipo di misura che si sta eettuando: se si scegliesse una pura resistenza sarebbe possibile realizzare misurazioni in alta frequenza avendo così un dettaglio maggiore sul fronte di salita dell'impulso. La controindicazione è che si avrebbe un'elevata corrente di ricircolo nella maglia Ca−
Ck−Zmidel circuito di misura, perciò l'oscillazione dovuta ad un impulso potrebbe
durare centinaia di ns rischiando di sovrapporsi ad una scarica successiva. 35
Capitolo 4. Misura delle scariche e separazione dal rumore 36 Nel caso in cui si scegliesse un'impedenza di tipo RC l'impulso verrebbe integra- to: il fronte di salita avrebbe una durata superiore rispetto a quello captato con un semplice resistenza (nel dominio delle frequenze l'impulso presenterebbe com- ponenti in più bassa frequenza rispetto a segnali misurati con la resistenza). In funzione della costante di tempo del circuito RC si potrebbe limitare il fenomeno di oscillazione dovuto alla corrente di ricircolo, ma si potrebbe abbassare troppo l'ampiezza del segnale misurato. Inoltre il circuito RC ha un eetto passa-basso sui segnali misurati, per cui la tensione di alimentazione deve essere opportunamente ltrata poiché fonte di errore nella misura.
Con un'impedenza RLC si hanno fenomeni di oscillazione nel circuito di misura, ma si introduce un eetto passa-alto sulla tensione di alimentazione eliminando i disturbi in bassa frequenza.
In ogni caso capacità e induttanze parassite introducono fenomeni di ricircolo di corrente e dunque di oscillazioni e smorzamenti nei segnali captati. Solitamente si cerca di attenuare questi fenomeni con dei ltraggi opportuni, studiando la risposta del sistema quando sottoposto ad impulsi noti (fase di calibrazione). Inoltre il ltraggio è necessario per eliminare eventuali fonti di rumore esterne.
2) Sensori induttivi
I principali sensori induttivi utilizzati per la misura delle scariche parziali sono gli High Frequency Current Transformers (HFCT), chiamati anche "ferriti". Un esempio viene riportato in Fig. 4.1.
Figura 4.1: Sensore induttivo di tipo HFCT.
La banda passante di questi sensori, che può arrivare no a qualche centinaio di M Hz, è in funzione della ferrite utilizzata per la misura e dal numero di spire. La risposta di un HFCT è di tipo oscillatorio e nel caso in cui si impiegasse per la misurazione di scariche parziali essa può esaurirsi anche nell'ordine dei µs. Per questo motivo si rende necessaria una fase di ltraggio per limitare la risposta
Capitolo 4. Misura delle scariche e separazione dal rumore 37 oscillatoria del sensore, poiché una durata eccessiva di un singolo segnale potrebbe non permettere la captazione di altre scariche.
La scelta per l'utilizzo tra un'impedenza di misura e una ferrite dipende principalmente dalla disponibilità di disalimentare il macchinario che si vuole diagnosticare per poter applicare un'impedenza di misura opportuna per poi alimentare il macchinario separa- tamente. Se non è possibile disalimentare la macchina dalla rete allora si adoperano le ferriti di più facile installazione, in quanto possono essere posizionate intorno ad un cavo di terra senza interferire con il normale funzionamento del macchinario, quindi senza necessitare il fermo macchina.
Il sistema di misura condotto in generale può essere schematizzato come in Fig. 4.2:
Figura 4.2: Circuito di misura condotto.
dove HV è l'alimentazione sinusoidale, ad alta tensione, tipicamente a 50Hz, SPECI- MEN è il sistema isolante che si sta controllando, CA è il condensatore di accoppiamento, Sensor è il sensore che si sta utilizzando per la misura (impedenza o HFCT), Filter è il ltro per rimuovere disturbi e per smorzare le oscillazioni, in ne Oscilloscope è l'oscillo- scopio che permette di campionare e di salvare i segnali misurati per una successiva fase di analisi.