تحقیق و عمل در سیستم نظارت هوشمند برای قطعه جریان ژنراتور
قاطع داده‌ی مولد یک جزء حیاتی در سیستم‌های برق است و قابلیت اطمینان آن مستقیماً بر عملکرد پایدار کل سیستم برق تأثیر می‌گذارد. از طریق تحقیقات و کاربرد عملی سیستم‌های نظارت هوشمند، وضعیت عملکردی زنده قاطع‌ها را می‌توان نظارت کرد، این امر به شناسایی زودهنگام خرابی‌ها و ریسک‌های بالقوه منجر می‌شود و در نتیجه قابلیت اطمینان کل سیستم برق را افزایش می‌دهد.
نگهداری سنتی قاطع‌ها عمدتاً به نظارت‌های دوره‌ای و قضاوت بر اساس تجربه متکی است که نه تنها وقت‌گیر و کارآمد نیست بلکه ممکن است مشکلات پنهان را به دلیل عدم پوشش کافی نظارت از دست دهد. سیستم‌های نظارت هوشمند امکان نظارت زنده، تحلیل داده‌ها و هشدار زودهنگام خرابی را فراهم می‌کنند، این امر باعث کاهش تعمیر و نگهداری غیرضروری و در نتیجه کاهش هزینه‌های عملیاتی و نگهداری (O&M) می‌شود.
این سیستم‌ها همچنین ارزیابی دقیق‌تر وضعیت سلامت تجهیزات را ممکن می‌سازند، این امر به برنامه‌ریزی منطقی فعالیت‌های نگهداری برای جلوگیری از استفاده بیش از حد و تعمیرات مفرط کمک می‌کند و عمر مفید تجهیزات را به طور موثر افزایش می‌دهد. توسعه و کاربرد سیستم‌های نظارت هوشمند پیشرفت‌های فناوری نظارت بر تجهیزات برق را ارتقا داده است، از جمله تصویربرداری حرارتی تحت‌قرمز و تحلیل داده‌های بزرگ. این پیشرفت‌های فناوری نه تنها کارایی نظارت بر قاطع‌های مولد را افزایش می‌دهند بلکه پایه‌ای فنی برای مدیریت هوشمند سایر تجهیزات سیستم برق فراهم می‌کنند.
1. روش‌ها و رویکردها
1.1 معماری سیستم نظارت هوشمند
سیستم نظارت هوشمند عمدتاً شامل سنسورها، دستگاه نظارت آنلاین هوشمند (IED) و سیستم نظارت پشتیبان است. سنسورهای جابجایی مکانیکی، سنسورهای مشخصه‌های مکانیکی با جریان کم، سنسورهای تصویربرداری حرارتی و سنسورهای گاز SF6 مستقیماً روی تجهیزات اصلی نصب می‌شوند. این سنسورها پارامترهای عملکردی زنده قاطع داده‌ی مولد را جمع‌آوری می‌کنند و از طریق کابل‌ها سیگنال‌ها را به دستگاه نظارت آنلاین هوشمند ارسال می‌کنند. کابین نظارت محلی IED و سوئیچ شبکه را در خود جای داده که سیگنال‌های سنسورها را بدست می‌آورند، پردازش می‌کنند و سپس از طریق کابل‌های فیبر نوری داده‌ها را به سیستم نظارت پشتیبان برای ذخیره‌سازی و ارزیابی ارسال می‌کنند.
1.2 سیستم نظارت بر مشخصه‌های مکانیکی قاطع داده
سیستم نظارت بر مشخصه‌های مکانیکی شامل سنسورهای جابجایی، سنسورهای جریان کم، دستگاه نظارت آنلاین هوشمند و سیستم پشتیبان است. با نظارت بر جابجایی عملیاتی قاطع داده، مقادیر جریان در مدارهای کنترل باز/بسته و جریان در مدار موتور انرژی‌گیری، پارامترهای مکانیکی کلیدی قاطع داده بدست می‌آیند. منحنی‌های مشخصه‌های مکانیکی رسم شده و با منحنی‌های استاندارد و تاریخی مقایسه می‌شوند تا وضعیت عملیاتی قاطع داده ارزیابی شود.
سیستم نظارت امکانات زیر را فراهم می‌کند:
رسم نمودارهای جریان کویل باز/بسته، جریان موتور انرژی‌گیری و منحنی‌های جابجایی مکانیزم؛
دریافت داده‌هایی مانند زمان باز/بسته، سرعت، مسافت جابجایی، جریان پیک کویل، پارامترهای مشخصه کویل، جریان پیک موتور انرژی‌گیری و مدت زمان انرژی‌گیری؛
مقایسه منحنی‌های جابجایی اندازه‌گیری شده با منحنی‌های استاندارد برای تحلیل؛
پرس و جوی داده‌های تاریخی و تولید گزارش‌ها؛
نظارت بر خرابی‌های سیستم و قطع ارتباطات، با فعال شدن هشدار خودکار.
در این پروژه سه سنسور جابجایی نصب می‌شود - یکی در پایین محور باز/بسته هر فاز قاطع داده‌ی خروجی مولد. سنسورها جابجایی زاویه‌ای (به دلیل میله‌ی پیوندی که میله‌ی کurb را می‌راند) را به سیگنال‌های TTL دیجیتال تبدیل می‌کنند و آنها را به دستگاه نظارت آنلاین هوشمند ارسال می‌کنند. با داشتن سنسورهای جابجایی مستقل برای هر فاز، سیستم قادر است فاز خراب را دقیق شناسایی کند و مشکلاتی مانند لوزه‌های قفل‌کننده‌ی میله‌ی پیوندی که آزاد هستند یا میله‌ی کurb که آزاد یا جدا شده است و باعث ناتمام شدن عملیات باز/بسته می‌شود را تشخیص دهد.
سنسورهای جریان کم در کابین کنترل محلی قاطع داده نصب می‌شوند و شامل چهار کانال اندازه‌گیری است. بر اساس اصل اثر هال، آنها سیگنال‌های جریان اندازه‌گیری شده را به سیگنال‌های آنالوگ جریان کم تبدیل می‌کنند و آنها را به دستگاه نظارت آنلاین هوشمند ارسال می‌کنند.
1.3 سیستم نظارت بر وضعیت گاز SF6
سیستم نظارت بر وضعیت گاز SF6 شامل سنسور گاز SF6، دستگاه نظارت آنلاین هوشمند و سیستم نظارت پشتیبان است. در این پروژه دستگاه نظارت هوشمند با سیستم نظارت بر مشخصه‌های مکانیکی مشترک است. این سیستم به اپراتورها داده‌های زنده‌ی چگالی، فشار و دما داخل حیطه‌ی گاز SF6 را فراهم می‌کند، این امر امکان پیگیری و ارزیابی تحلیلی طولانی‌مدت روندهای تاریخی را فراهم می‌کند.
سنسور گاز SF6 طراحی یکپارچه‌ای دارد که چگالی، فشار و دما را به طور همزمان اندازه‌گیری می‌کند. آن در پورت پرکننده‌ی گاز قاطع داده نصب شده و از طریق رابط ارتباطی RS485 به دستگاه نظارت هوشمند متصل می‌شود.
سیستم نظارت امکانات زیر را فراهم می‌کند:
نظارت مداوم بر وضعیت گاز SF6 در حیطه‌ی قاطع داده‌ی مولد با استفاده از پروتکل ارتباطی IEC61850؛
تولید منحنی‌های روند بر اساس الگوریتم‌های داده‌های شبیه‌سازی شده برای تحلیل پیش‌بینی؛
فعال شدن هشدار و ارائه‌ی توصیه‌های عملی.
روش‌های نگهداری سنتی به شدت به بازرسی‌های زمان‌بندی شده و قضاوت تجربی متکی هستند—که زمان‌بر، کارآمد و ممکن است اشارات اولیه خرابی را از دست بدهد. در مقابل، سیستم 监控到您希望将内容翻译成波斯语，但我的输出中出现了非波斯语的内容。让我根据您的要求重新提供完整的波斯语翻译。
روش‌های نگهداری سنتی به شدت به بازرسی‌های زمان‌بندی شده و قضاوت تجربی متکی هستند—که زمان‌بر، کارآمد و ممکن است اشارات اولیه خرابی را از دست بدهد. در مقابل، سیستم پایش گاز SF6 داده‌های مداوم و در زمان واقعی را ارائه می‌دهد، این امر نگهداری پیش‌بینی‌پذیر و مداخله به موقع برای جلوگیری از خرابی‌های جدی را ممکن می‌سازد. با پیشرفت فناوری‌های اینترنت اشیاء و داده‌های بزرگ، چنین سیستم‌های پایش وضعیت می‌توانند در شبکه‌های گسترده‌تری از پایش سلامت تجهیزات یکپارچه شوند، که دقت داده‌ها، عمق تحلیل و ترویج نوآوری در راه‌حل‌های جدید را افزایش می‌دهد. ۱.۴ سیستم پایش تصویر حرارتی فروسرخ در این پروژه، حس‌گیر تصویر حرارتی فروسرخ بیرون قاب قطع‌کننده نصب شده است، با میدان دیدی که شکاف‌های تماس قطع‌کننده و بخش‌هایی از رسانا را پوشش می‌دهد. سیگنال‌های تصویری از طریق کابل دم حس‌گیر به دستگاه پایش آنلاین هوشمند منتقل می‌شوند. این سیستم عملکرد زیر را ارائه می‌دهد: نمایش دمای رساناهای زنده با استفاده از گرادیان‌های رنگی و برجسته کردن مناطق با دمای حداکثر/حداقل همراه با مقادیر عددی؛ رسم و ذخیره منحنی‌های زمان-دما؛ تحلیل روند بر اساس داده‌های تاریخی برای ارزیابی وضعیت عملیاتی و صدور هشدارهای ناهماهنگی. تصویر حرارتی فروسرخ یک ابزار پایش بدون تماس است که به تکنسین‌ها اجازه می‌دهد تجهیزات را از راه دور و بدون وقفه عملیات پایش کنند، بنابراین خطر عملیاتی را کاهش می‌دهد. این ابزار می‌تواند به طور فوری اغتشاش دما، تخریب عایق‌بندی یا عدم تعادل بار—نشانه‌های معمول اولیه خرابی—را شناسایی کند، این امر اقدام پیشگیرانه برای جلوگیری از خرابی‌های گسترده و تعمیرات گران‌قیمت را ممکن می‌سازد. ترکیب تصویر حرارتی فروسرخ و تصویر نور مرئی امکان ارزیابی جامع تجهیزات، تحلیل دقیق و تصمیمات نگهداری دقیق را فراهم می‌کند. علاوه بر این، سیستم داده‌های تاریخی را برای تحلیل روند بلندمدت و ارزیابی عملکرد ثبت می‌کند، که نگهداری پیش‌بینی‌پذیر و پیش‌بینی نیازهای نگهداری آینده را پشتیبانی می‌کند. ۲. نتیجه‌گیری سیستم پایش هوشمند توسعه یافته نه تنها مدل هشدار زودهنگام خرابی دقیقی را ایجاد کرده است، بلکه استراتژی‌های نگهداری تجهیزات را نیز بهینه کرده است. این دستاوردها به طور موثری نرخ خرابی و هزینه‌های نگهداری قطع‌کننده‌های ژنراتور را کاهش می‌دهد و عمر مفید آنها را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. نوآوری این پروژه در تحقق تحلیل داده‌های چندبعدی و پایش به طور بسیار خودکار قطع‌کننده‌های ژنراتور است. این پروژه تحلیل داده‌های بزرگ را به پایش قطع‌کننده‌های ژنراتور معرفی می‌کند و از ذخیره‌سازی و تحلیل داده‌های ابری برای افزایش دسترسی و کارایی تحلیلی استفاده می‌کند. این نوآوری‌ها نه تنها کارایی و ایمنی کلی سیستم‌های برق را افزایش می‌دهند، بلکه ایده‌ها و جهت‌های جدیدی برای پیشرفت و توسعه در صنعت برق ارائه می‌دهند.
سیستم پایش تصویر حرارتی فروسرخ شامل حس‌گیر تصویر حرارتی فروسرخ، سوئیچ شبکه و سیستم پشتیبان است. این سیستم با ترکیب تصویر حرارتی فروسرخ و تصویر نور مرئی دما رساناهای داخلی در مدار قطع‌کننده ژنراتور را پایش می‌کند. این رویکرد دوگانه دقت اندازه‌گیری را افزایش می‌دهد و امکان پایش شکاف‌های تماس قطع‌کننده در خروجی ژنراتور را فراهم می‌کند.
