Sistema em FPGA para detecção precoce de danos no isolamento de máquinas elétricas baseado na análise do espectro de impedâncias

Abstract

Este trabalho apresenta um sistema desenvolvido para a detecção precoce de falhas no isolamento de máquinas elétricas. O sistema é composto por hardware e software, e realiza a análise do espectro de impedâncias para a detecção precoce dos danos. O sistema desenvolvido é responsável por injetar sinais em uma ampla faixa de frequências na máquina sob teste. Para cada sinal injetado, realiza-se a medição da impedância da máquina. No final do processo, é obtido o espectro de impedâncias. Os espectros obtidos são então comparados com um espectro base, chamado de baseline. Diferenças entre o baseline e o espectro sob análise são indicações de danos no isolamento da máquina. Como uma comparação visual entre os espectros permite interpretações subjetivas, é utilizado um indicador estatístico para a correta análise dos espectros, e melhor precisão ao se realizar o diagnóstico da falha. Foi utilizada a plataforma STEMLab para o desenvolvimento do sistema. É uma placa nova no mercado e apresenta os periféricos necessários para a criação de um sistema de instrumentação completo e de baixo custo. A placa possui o dispositivo SoC Zynq-7000, que integra um FPGA com um processador ARM. Possui também dois ADCs e dois DACs de alta velocidade. O hardware é responsável pelo sistema de geração e aquisição de sinais, e também pela execução de um servidor TCP/IP. O servidor atende solicitações remotas de clientes e executa as operações de geração e aquisição. Realiza também a transmissão, via rede, dos dados adquiridos. O software, desenvolvido em linguagem C#, além de fornecer as configurações de operação do hardware, permite a visualização dos espectros obtidos e calcula o índice estatístico proposto para análise dos resultados.