ہائی-ولٹیج آئیزولیٹنگ سوچس میں مکینکل فیلیور کا ذہین تشخیص اور تجزیہ

مدرن بجلی نظاموں میں، اونچے ولٹیج کے سوئچز کا ایک اہم کردار ہوتا ہے۔ وہ صیانت کے دوران الیکٹرکل معدات یا لائنوں کی سلامت علاحدگی کو یقینی بناتے ہیں اور عام کام کرنے کے دوران قابلِ اعتماد رہتے ہیں۔ اونچے ولٹیج کے سوئچز کے مشینی فیلرز جیسے ضعیف تواصل، آپریٹر کی فیلر یا ساختی کمپوننٹ کی تھکاوٹ کا پورے بجلی کے نظام کی استحکام اور سلامتی پر شدید اثر ہوسکتا ہے۔روایتی خرابی کشف کرنے کے طریقے منظم صیانت اور منیوال جانچ پر انحصار کرتے ہیں۔

یہ طریقے نہ صرف وقت کش ہوتے ہیں بلکہ کارگری کے لیے بھی زیادہ کارگروں کی ضرورت ہوتی ہے، اور خرابی کے ابتدائی مرحلے میں بہترین تداخل کے وقت کو چھوڑنا بھی آسان ہوتا ہے۔ تکنالوجی کے مستقل ترقی کے ساتھ، ذہین تشخیصی طریقے ظاہر ہوئے ہیں، جو خرابی کے نگرانی اور تشخیص کے لیے ایک زیادہ کارآمد اور صحیح حل فراہم کرتے ہیں۔

ذہین تشخیصی طریقے، جیسے سنسر پر مبنی ڈیٹا کی جمع، ڈیٹا کی پروسیسنگ اور تجزیہ، ڈرائیو مотор کرنٹ سگنل کا تجزیہ، اور مقاومتی سٹرین میزرنگ، اونچے ولٹیج کے سوئچز کی غیر معمولی طرز عمل کو ریل ٹائم میں شناخت کرسکتے ہیں، ممکنہ خرابیوں کا پیشنگوی کرسکتے ہیں، اور صیانت کے فیصلوں کو ہدایت دے سکتے ہیں۔ یہ بجلی کے نظام کی قابلِ اعتمادیت اور آپریشنل کارآمدی کو مظبوطی سے بڑھاتا ہے۔

1 اونچے ولٹیج کے سوئچز میں عام طرح کی مشینی خرابیوں کی قسمیں
1.1 ضعیف تواصل کی خرابی

ضعیف تواصل عموماً تواصل سطح کی آکسیڈیشن، کم تواصل دباؤ، یا کم تواصل رقبہ کی وجہ سے ہوتا ہے۔ یہ قسم کی خرابی عام طور پر ریزسٹنس کو بڑھاتی ہے، اونچے ولٹیج کے سوئچ کی کنڈکٹیوٹی کو متاثر کرتی ہے۔ ضعیف تواصل کی وجہ سے جب کرنٹ تواصل نقاط سے گزرتا ہے تو زیادہ گرمی پیدا ہوتی ہے۔ یہ نہ صرف تواصل نقاط کی کھسٹگی کو تیز کرتا ہے بلکہ زیادہ سیریئس گرمی کے مسائل کی وجہ بنتا ہے، جیسے ویلڈنگ فیلر یا مقامی اوور ہیٹنگ۔

ضعیف تواصل ولٹیج کی غیر استحکام کا باعث بھی ہوسکتا ہے، بجلی کے نظام کی ولٹیج کی کوالٹی کو متاثر کرتا ہے۔ مستقل ضعیف تواصل کے مسائل آسانی سے اونچے ولٹیج کے سوئچ کی انسلیشن کی کارکردگی میں کمی کا باعث بنتے ہیں، نظام کی آپریشنل سیفٹی کے خطرات کو بڑھاتے ہیں۔ اس لیے، اونچے ولٹیج کے سوئچز میں ضعیف تواصل کے مسائل کو ٹھیک طور پر دریافت کرنا اور مناسب طور پر حل کرنا بجلی کے نظام کے استحکام اور سیفٹی کے لیے ضروری ہے۔

1.2 آپریٹر کی خرابی

آپریٹر کی خرابی اونچے ولٹیج کے سوئچز کی کارکردگی پر اہم اثر ڈالتی ہے۔ یہ قسم کی خرابی میکانیکل ویر اور کم لوبریکیشن، اور کمپوننٹ کی پرانی ہونے کو شامل کرتی ہے۔ میکانیکل ویر عام طور پر لمبے عرصے تک دہرائی گئی آپریشن کے تحت برارنگ اور گیر کی ضرر کو ظاہر کرتی ہے۔ کم لوبریکیشن فریکشن کو بڑھاتا ہے، میکانیکل پارٹس کی ویر کی شرح کو تیز کرتا ہے اور آپریٹر کی آپریشنل کارآمدی کو کم کرتا ہے۔

جب خدمات کا وقت بڑھتا ہے، آپریٹر کے مختلف کمپوننٹ اپنی اصل خصوصیات کو ختم کرتے ہیں یا مواد کی پرانی ہونے کی وجہ سے ڈیفورم ہوتے ہیں، جس سے اونچے ولٹیج کے سوئچ کی آپریشن کی قابلِ اعتمادیت اور سلامتی کو متاثر ہوتا ہے۔ اگر ان خرابیوں کو ٹھیک طور پر دریافت نہ کیا جائے تو، یہ اونچے ولٹیج کے سوئچ کی غلط آپریشن کا باعث بنتا ہے، اور شدید صورتحال میں پورے بجلی کے نظام کی استحکام کو خطرہ ہوسکتا ہے۔

1.3 ساختی کمپوننٹ کی تھکاوٹ اور ضرر کی خرابی

ساختی کمپوننٹ کی تھکاوٹ اور ضرر کی خرابیاں عام طور پر لمبے عرصے تک میکانیکل استرس اور ماحولی عوامل کے زیر اثر ہوتی ہیں۔ ستون، کنکشن راڈ، اور برارنگ جیسے ساختی کمپوننٹ لمبے عرصے تک میکانیکل استرس کے تحت میٹریل کی تھکاوٹ کا سامنا کرتے ہیں، خاص طور پر فریکوئنٹ آپننگ اور کلوسنگ آپریشن کے دوران۔ وقت کے ساتھ، یہ استرس میٹریل کے اندر جمع ہوتے ہیں، جس سے مائیکرو کریکس کی پیداوار اور پھیلاؤ ہوتا ہے، جو آخر کار کے معنی کے میکانیکل ضرر میں تبدیل ہوتا ہے۔

اس کے علاوہ، درجہ حرارت کی تبدیلی، نمی، اور کوروزیو ماحول جیسے ماحولی عوامل ساختی کمپوننٹ کی تھکاوٹ کی شرح کو تیز کرتے ہیں، ان کی میکانیکل خصوصیات اور خدمات کی مدت کو متاثر کرتے ہیں۔ ساختی کمپوننٹ کی تھکاوٹ اور ضرر کی خرابیاں نہ صرف اونچے ولٹیج کے سوئچز کی عام کارکردگی کو متاثر کرتی ہیں بلکہ بجلی کے نظام کی کلیہ استحکام کو بھی خطرہ ہوتی ہیں۔

2 اونچے ولٹیج کے سوئچز کی مشینی خرابیوں کے ذہین تشخیصی طریقے
2.1 سنسرز اور ڈیٹا کی جمع

سنسرز اونچے ولٹیج کے سوئچز کی مشینی خرابی کی تشخیص میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ وہ اسکیپمنٹ کے دوران کلیدی فزیکل پیرامیٹرز کو کیپچر کرنے کے لیے ذمہ دار ہوتے ہیں، جیسے ویبریشن، آواز، درجہ حرارت، اور کرنٹ۔ اونچے ولٹیج کے سوئچز کے لیے، اہم سنسرز میں ویبریشن سنسرز، آکوستک ایمسن سنسرز، اور کرنٹ اور ولٹیج سنسرز شامل ہوتے ہیں۔

ویبریشن سنسرز آپریشن کے دوران معدات کے کمپوننٹس کی جانب سے پیدا ہونے والی ویبریشن کی فریکوئنسی اور ایمپلیٹیوڈ کو ڈیٹکٹ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ ویبریشن ڈیٹا کا تجزیہ کرتے ہوئے معدات کی ویر اور موجودہ خرابیوں کا پیشنگوی کیا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، ایک سرکاری طور پر کام کرنے والے اونچے ولٹیج کے سوئچ کی ویبریشن فریکوئنسی استاندارد رینج (عام طور پر، ٹھریشہ آپریشنل فریکوئنسی کے 10 گنا سے زائد) کے اندر ہونی چاہئے۔ اگر یہ رینج سے باہر ہو تو، یہ کسی غیر معمولی صورتحال کی دلیل ہو سکتی ہے۔ ویبریشن سنسر کا ایک سکیمیٹک ڈیگرام فگر 1 میں دکھایا گیا ہے۔

آکوستک ایمسن سنسرز میٹریل یا ساختی خرابی کی وجہ سے پیدا ہونے والی ہائی فریکوئنسی آواز کی پرتشددی کو کیپچر کرتے ہیں۔ اونچے ولٹیج کے سوئچ کے آپریشن کے دوران، اگر کریکس یا کمپوننٹ کی کمی ہو تو، آکوستک ایمسن سنسرز ان کم ڈیفارمیشن یا رپچرز کی وجہ سے پیدا ہونے والی آواز کی پرتشددی کو فوراً کیپچر کرسکتے ہیں۔ آکوستک ایمسن سنسر کا اصول فگر 2 میں دکھایا گیا ہے۔

کرنٹ اور ولٹیج سنسرز اونچے ولٹیج کے سوئچ کے ذریعے گزرنا کرنٹ اور ولٹیج کے سطح کی تبدیلیوں کو مانیٹر کرتے ہیں۔ ان سنسرز سے حاصل کردہ غیر معمولی کرنٹ یا ولٹیج ریڈنگ عام طور پر الیکٹرکل کنکشن یا فنکشنلٹی کے مسائل کی دلیل ہوتی ہیں۔

1 - بولٹ ہولز؛ 2 - فاؤنڈیشن؛ 3 - پائیزو الیکٹرک کریسٹلز؛ 4 - الیکٹرانک امپلی فائر؛ 5 - ٹرمینل کنیکٹر

ڈیٹا کی جمع کے لحاظ سے، اہم کام سنسرز کے ذریعے جمع کردہ ڈیٹا کو استعمال کرنے کے قابل معلومات میں تبدیل کرنا ہوتا ہے۔ ایک ڈیٹا کی جمع کرنے والا نظام عام طور پر نیچے دیے گئے تین پہلوؤں پر مشتمل ہوتا ہے:

• ڈیٹا اکیوژن یونٹ (DAU)۔ DAU کا اہم کام مختلف سنسرز سے آنے والے آنا لاج سگنلز کو وصول کرنا ہوتا ہے اور ان آنا لاج سگنلز کو ڈیجیٹل سگنلز میں تبدیل کرنا ہوتا ہے۔ DAU یقینی بناتا ہے کہ ڈیٹا کا جمع کرنا مناسب شرح (عام طور پر ملی سیکنڈ کی رینج میں ری اسپانس ٹائم) اور کچھ درجہ (عام طور پر 16 بٹس یا زیادہ) پر ہوتا ہے تاکہ بعد کی پروسیسنگ کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے۔

• ڈیٹا ٹرانسفر۔ جمع کردہ ڈیٹا کو ایک استحکامی کمیونیکیشن نیٹ ورک کے ذریعے مرکزی پروسیسنگ سرور تک ٹرانسفر کیا جاتا ہے۔ یہ مرحلہ عام طور پر وائی فائی یا 4G/5G نیٹ ورک جیسی وائرلیس کمیونیکیشن ٹیکنالوجیوں پر انحصار کرتا ہے، جو ڈیٹا ٹرانسفر کی رفتار اور کارآمدی کو مزید بڑھاتا ہے اور وائرنگ کی پیچیدگی اور لاگت کو کم کرتا ہے۔

• ڈیٹا کی سٹوریج اور مینجمنٹ۔ ڈیٹا ٹرانسفر کے کامیاب ہونے کے بعد، ایک سرور یا کلاؤڈ پر ڈیٹا کی کارآمد سٹوریج اور مینجمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ مکمل ڈیٹا بیس قائم کیا جا سکے۔ ڈیٹا کی سٹوریج کو فیسٹ ایکسس اور لارج سکیل ڈیٹا تجزیہ کی حمایت کرنی چاہئے، لہذا ڈیٹا کو کوئری اور ریٹریو کرنے کے لیے ہائی پرفارمنس ڈیٹا بیسوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ ڈیٹا بیس قائم کرنے کا ایک سکیمیٹک ڈیگرام فگر 3 میں دکھایا گیا ہے۔

سنسرز اور ڈیٹا کی جمع کے ذریعے معدات کی آپریشنل حالت اور پرفارمنس انڈیکیٹروں کا ریل ٹائم میں مانیٹرنگ کیا جا سکتا ہے، جس سے ممکنہ خرابیوں کو فوراً دریافت کیا جا سکتا ہے، مکینکل خرابیوں کی ذہین تشخیص کے لیے ضروری بنیاد فراہم کرتا ہے، خرابیوں کی روک تھام کرتا ہے، اور بجلی کے نظام کی استحکام کو یقینی بناتا ہے۔

2.2 ڈیٹا پروسیسنگ اور تجزیہ
2.2.1 ٹائم فریکوئنسی تجزیہ

ٹائم فریکوئنسی تجزیہ ایک کارآمد ڈیٹا پروسیسنگ طریقہ ہے جو سگنل کو ٹائم ڈومین سے فریکوئنسی ڈومین میں تبدیل کر سکتا ہے، جس سے سگنل کی اندر کی خصوصیات اور تبدیلی کی روند کو ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے ٹائم فریکوئنسی تجزیہ کے طریقے شارٹ ٹائم فوریئر ٹرانسفورم (STFT)، ویولیٹ ٹرانسفورم، اور ویگنر ویل ڈسٹریبوشن شامل ہیں۔

STFT سگنل پر فکس سائز کے ونڈو کے ذریعے لوکل فوریئر ٹرانسفورم کرتا ہے، جس سے ٹائم کے ساتھ آہستہ آہستہ فریکوئنسی کی تبدیلی کے لیے سگنل کا تجزیہ کرنے کے لیے مناسب ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، جب آپریٹر کا مانیٹرنگ کیا جاتا ہے تو STFT فرکشن یا ساختی کم کی وجہ سے پیدا ہونے والی فریکوئنسی ڈریفت کو موثر طور پر شناخت کر سکتا ہے۔

ویولیٹ ٹرانسفورم متغیر سائز کے ونڈوز فراہم کر سکتا ہے، جس سے ایسے سگنل کو پروسیسنگ کرنے کے لیے مناسب ہوتا ہے جس میں موقتی میوٹیشن کی خصوصیات ہوتی ہیں۔ ماں ویولیٹ فنکشن کو ٹیون کر کے کسی مخصوص فریکوئنسی بینڈ میں غیر معمولی ویبریشن کو شناخت کیا جا سکتا ہے۔

ایک متطور ٹائم فریکوئنسی تجزیہ اوزار کے طور پر، ویگنر ویل ڈسٹریبوشن، کراس ٹرم انٹرفیئرنس کی پیداوار کے باوجود، سگنل کے ٹائم اور فریکوئنسی کو مزید میزبان تجزیہ کرتا ہے، جس سے یہ مکمل طور پر پیچیدہ سگنل ماحول میں خرابی کی شناخت کے لیے مخصوص طور پر مناسب ہوتا ہے۔

عملی استعمال میں، اوپر دیے گئے ٹائم فریکوئنسی تجزیہ کے طریقے کو سنسرز کے ذریعے میسر کردہ اصل ڈیٹا کے ساتھ جوڑ کر، اونچے ولٹیج کے سوئچز کی آپریشنل حالت کو موثر طور پر مانیٹر کیا جا سکتا ہے اور تشخیص کی جا سکتی ہے۔ نرمال آپریشنل شرائط کے تحت، اونچے ولٹیج کے سوئچز کی فریکوئنسی رینج عام طور پر 50-100 Hz میں رہ سکتی ہے؛ جبکہ ضعیف تواصل، ساختی کمپوننٹ کی تھکاوٹ، اور ضرر کی خرابیوں کی صورتحال میں، اونچے ولٹیج کے سوئچز کی فریکوئنسی میں کافی تبدیلی ہو سکتی ہے یا نئے فریکوئنسی کمپوننٹ ظاہر ہو سکتے ہیں۔

2.2.2 مشین لرننگ اور پیٹرن ریکاگنیشن

پہلے، ڈیٹا کی جمع کے بعد، نوئز کی مکمل کرنے اور فیچر ایکسٹریکشن جیسے پری پروسیسنگ مرحلے کے ذریعے، ڈیٹا کو مشین لرننگ الگورتھمز کے لیے تیار کیا جاتا ہے۔ ڈیٹا میں ویبریشن سگنلز کے فریکوئنسی کمپوننٹ، الیکٹرکل پیرامیٹرز کے ویو فارم کی خصوصیات شامل ہوتی ہیں۔

دوسرا، سپروائزڈ لرننگ الگورتھمز جیسے سپورٹ ویکٹر مشینز (SVM) اور رینڈم فارسٹ کا استعمال سنسرز سے حاصل کردہ ڈیٹا کو کلاسیفائی کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ ان الگورتھمز کو تربیت دی جاتی ہے تاکہ مختلف قسم کی خرابی کے پیٹرن کو شناخت کر سکیں، جیسے ضعیف تواصل یا آپریٹر کی خرابی کی وجہ سے پیدا ہونے والے منفرد سگنل کے پیٹرن۔ عملی استعمال میں، ہزاروں ڈیٹا پوائنٹس کو الگورتھمز کو تربیت کرنے کے لیے داخل کیے جاتے ہیں تاکہ وہ خرابی کی حالت کو صحت سے شناخت کر سکیں۔

آخر میں، ڈیپ لرننگ ٹیکنالوجیز، خصوصی طور پر کانولیوشنل نیورل نیٹ ورک (CNN)، پیچیدہ پیٹرن ریکاگنیشن کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ ڈیپ لرننگ ٹیکنالوجیز اپنی خود کار فیچر لرننگ کی صلاحیتوں کے ذریعے بڑے پیمانے پر ملٹی ڈائیمینشنل ڈیٹا سے مفید معلومات کو نکال سکتے ہیں، تشخیص کی صحت کو بڑھاتے ہیں۔ مثال کے طور پر، کسی مخصوص CNN مڈل میں، کئی کانولیوشنل لیئرز اور پولنگ لیئرز کو ڈیزائن کیا جاتا ہے تاکہ جمع کردہ ویڈیو تصویر کے ڈیٹا کو پروسیس کر کے معمولی خرابی کے فیچر کو شناخت کیا جا سکے۔

2.3 ڈرائیو موتار کرنٹ سگنل تجزیہ

ڈرائیو موتار کے آپریشن کے دوران پیدا ہونے والے کرنٹ سگنلز کا ریل ٹائم مانیٹرنگ اور تجزیہ کرکے ممکنہ میکانیکل خرابیوں کو پیشنگوی کیا جا سکتا ہے اور تشخیص کی جا سکتی ہے۔ ڈرائیو موتار کرنٹ سگنل تجزیہ عام طور پر کرنٹ سگنل میں چھوٹی تبدیلیوں کو پتہ لگانے پر توجہ مرکوز کرتا ہے تاکہ میکانیکل کمپوننٹ کی غیر معمولی صورتحال یا ویر کو شناخت کیا جا سکے۔