نظام المراقبة عبر الإنترنت المتقدم لمصافى الزنك الأكسيد: التقنيات الرئيسية وتشخيص الأعطال

1 بنية نظام الرصد عبر الإنترنت لمصاف التفريغ أكسيد الزنك

يتكون نظام الرصد عبر الإنترنت لمصاف التفريغ أكسيد الزنك من ثلاث طبقات: طبقة السيطرة على المحطة، وطبقة المقصورة، وطبقة العملية.

• طبقة السيطرة على المحطة: تشمل مركز رصد، ومزامن ساعة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ومصدر إشارة الساعة B - code.

• طبقة المقصورة: تتكون من الأجهزة الإلكترونية الذكية (IEDs) للرصد عبر الإنترنت.

• طبقة العملية: تتميز بمراقبين لمحولات الجهد (PTs) ومحولات التيار (CTs)، كما هو موضح في الشكل 1.

في هذا النظام، لكل جهاز دور محدد:

• مركز الرصد: يصنف ويجمع بيانات حالة مصاف التفريغ أكسيد الزنك، ويحلل حالة تشغيل كل وحدة. يمكن للمشغلين الوصول إلى أداء المصاف في الوقت الفعلي عبر الواجهة الخلفية للنظام. يتم عرض المعلومات بشكل مرئي على الشاشات من خلال التقارير والرسوم البيانية والإحصاءات، مما يضمن التفاعل المستخدم الصديق. في حالة حدوث أعطال، يقوم النظام بإطلاق إنذارات فورية لحث على تصحيح العطل بسرعة، مما يحمي تشغيل المصاف.

• أجهزة IEDs للرصد عبر الإنترنت: تعمل كوسطاء اتصال بين مراقبين الأمان (غير قادرين على الاتصال المباشر بالمركز) ومركز الرصد. يقومون بتحليل وإرسال البيانات، مما يسمح بتدفق المعلومات السلس.

• مراقبين الأمان: يعملون كمجمعي البيانات الأمامية، يتتبعون المعلمات البيئية (درجة الحرارة والرطوبة)، والتيار التسرب المقاوم، ومستويات تلوث المصاف. كما يقومون بتسجيل عدد ضربات البرق بدقة عالية. يتم نقل البيانات المجمعة إلى مركز الرصد عبر طبقة المقصورة، مما يتيح للمدراء اتخاذ قرارات مستندة على البيانات.

2 نقاط رئيسية للتكنولوجيا الرصد عبر الإنترنت لمصاف التفريغ أكسيد الزنك
2.1 مزامنة الوقت لنظم الرصد عبر الإنترنت

تظهر الأبحاث حول طريقة التيار المقاوم الأساسي وتحليل التوافقي لمصاف التفريغ أكسيد الزنك أن مزامنة عمليات أخذ العينات لها تأثير كبير على نتائج الرصد. رغم أن قيم التيار التسرب المراقبة صغيرة للغاية، إلا أن الأخطاء الطفيفة قد تسبب انحرافات كبيرة. لذا، تتطلب نظم الرصد عبر الإنترنت مزامنة أخذ العينات عالية، مما يتطلب من الفنيين ضبط وقت النظام. هناك طريقتان متاحتان:

• مزامنة استنادًا إلى GPS: تحقق مزامنة ضمن 2 نانو ثانية، مما يقلل من أخطاء الوقت؛

• مزامنة ساعة الكود B - IRIG: تتميز بقدرات مضادة للتشويش قوية، مما يضمن نقل الإشارات المستقر واستقبال الإشارات بدقة عالية. ومع ذلك، فإن الدقة الزائدة تزيد من التكلفة - يجب على الفنيين اختيار الدقة (1 μs، 1ms، 10ms، 1s) بناءً على متطلبات الدقة الدنيا للنظام.

مزامنة ساعة الكود B - IRIG هي فعالة من حيث التكلفة. رغم أنها أقل دقة من GPS، إلا أنها تلبي احتياجات النظام. لذا، يمكن للفنيين استخدام B - IRIG للمزامنة لضمان استمرارية أخذ العينات.

2.2 تقليل الضوضاء في إشارات الرصد عبر الإنترنت

تواجه عملية جمع بيانات مصاف التفريغ أكسيد الزنك العديد من التداخلات. بسبب صغر حجم التيار التسرب، فإن الضوضاء غير المعالجة تسبب انحرافات في الرصد، ولا تعكس الحالة الفعلية للجهاز. يجب على الفنيين اختيار خوارزميات تقليل الضوضاء المناسبة - وتستخدم تقنية تقليل الضوضاء الموجية بشكل واسع: تقوم بتجزئة الإشارات، تحتفظ بالمحتوى صالح، وتضع معاملات غير صالحة إلى 0، واستخراج المعلومات القابلة للاستخدام بعد التجزئة المتكررة.

2.3 التشخيص بالأعطال في الرصد عبر الإنترنت
2.3.1 أهمية التشخيص بالأعطال

مع زيادة حجم المعدات الكهربائية، أصبحت سلامة نظام الطاقة أمرًا حيويًا. الأعطال تؤثر على تزويد الطاقة وتحتاج إلى سلامة الموظفين - مما يجعل الرصد عبر الإنترنت والتشخيص بالأعطال لمصاف التفريغ أكسيد الزنك أمرًا أساسيًا. يقوم النظام برصد حالات العزل، ويتنبأ بالمخاطر، ويدعم الصيانة. ومع ذلك، فإن البيانات عبر الإنترنت هائلة ومعقدة وبازدواجية، مما يعيق دقة الرصد.

لضمان دقة التشخيص، يقوم الفنيون بمعالجة البيانات الأولية: إزالة البازدواجية، تصحيح الأخطاء، وتقديم مدخلات موثوقة. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر التيار المقاوم لمصاف التفريغ أكسيد الزنك على الطقس والحرارة والحقول المغناطيسية وتداخل الإشارات - مما يزيد من صعوبة التشخيص. تعتبر معالجة البيانات الفعالة عن طريق الوسائل التقنية ضرورية للتشخيص.

2.3.2 خوارزمية الاندماج المعلوماتي متعدد الاستشعار

تعتبر خوارزميات الاندماج المعلوماتي أساسية لمعالجة بيانات الرصد عبر الإنترنت، وتقوم بتجميع المعلومات متعددة المستويات للتحليل الشامل. خوارزميات الاندماج متعددة الاستشعار تستخدم البيانات من عدة أجهزة استشعار، وتتجنب التداخل التوافقي من خلال الحسابات، وتعكس بدقة الحالة الفعلية للمصاف. الخوارزميات الشائعة تشمل:

• طريقة القيود المدمجة: تقييد المعلمات التي تم جمعها بواسطة الاستشعار (الأصلية والفطرية) لضمان حلول فريدة. يقوم النظام بجمع بيانات المصاف في الوقت الحقيقي عبر الأجهزة الاستشعارية ويستخرج المعلومات الرئيسية بناءً على خصائص الجهاز؛

• طريقة الجمع بين الأدلة: استخراج بيانات التشغيل، وحسابات بناءً على حالة المصاف، وتوفير أساس للحكم على الأعطال؛

• طريقة الشبكة العصبية الاصطناعية (ANN): استخدام التعلم الآلي للتشخيص. أولاً، تصميم توبولوجيات مخصصة للأجهزة الاستشعارية؛ ثانيًا، رسم أنماط البيانات عبر التفاعل بين الشبكة والبيئة؛ وأخيرًا، تدريب النماذج للكشف التلقائي عن الأعطال.

2.3.3 طريقة التحليل المرتبط الرمادي

كطريقة تشخيص الأعطال شائعة لمصاف التفريغ أكسيد الزنك، تركز طريقة التحليل المرتبط الرمادي على تحليل إحصائي لمجموعة من العوامل المؤثرة في الأعطال. تقوم بقياس تأثير العوامل المختلفة على أعطال المصاف عن طريق رسم منحنيات التوافق. في الممارسة العملية، قارن التغييرات في شكل المنحنى: كلما كان درجة التوافق أعلى، كانت العلاقة بين عوامل الأعطال في الوقت الحقيقي والحالة الفعلية لأعطال المصاف أقوى.

للتشخيص، عادة ما يتم تعيين زاوية فقدان العازل للمصاف كسلسلة مرجعية X₁، بينما تُستخدم المعلمات مثل درجة الحرارة والرطوبة والتيار التسرب كسلسلة مقارنة X_i. باستخدام نموذج التحليل المرتبط الرمادي لحساب العلاقة بين كل عامل وزاوية فقدان العازل، يمكن تحديد الأسباب الرئيسية للأعطال بدقة، مما يوفر دعمًا للبيانات لاتخاذ قرارات التشخيص.

يتم تطبيع البيانات المستلمة، ويتم حساب معامل الارتباط ζ_j(k)) ودرجة الارتباط γ_j بين كل بيانات.

2.4 برنامج الخبراء الرصد عبر الإنترنت

برنامج الخبراء الرصد عبر الإنترنت لمصاف التفريغ أكسيد الزنك، كجزء من برنامج فرعي لنظام الرصد عبر الإنترنت، يتميز بوظائف متنوعة. لا يمكنه فقط رصد المحولات، وكشف التفريغ الجزئي وحالة الغاز في الزيت، ولكن أيضًا رصد المقاطع الكهربائية والمعدات السعة. يدعم تعيين معلمات الإنذار المسبق للنظام وإدارة معدات المحطة.

بالإضافة إلى ذلك، يتيح برنامج الخبراء الرصد عبر الإنترنت إدارة مسبقة تعريفها من قبل المستخدم، مما يسهل على المستخدمين مشاهدة البيانات التاريخية والحالية، وفحص حالة المعدات في الوقت الحالي. بعد تسجيل الدخول إلى النظام، يمكن للمستخدمين استعلام البيانات حسب الحاجة، مما يوفر مرجعًا لاتخاذ قراراتهم.

3 الخلاصة

يمكن أن تؤثر أعطال مصاف التفريغ أكسيد الزنك بشكل خطير على تشغيل نظام شبكة الطاقة بأمان. لذا، فإن الكشف في الوقت الحقيقي عبر نظام الرصد عبر الإنترنت أمر ضروري لفهم معلومات الأعطال بدقة وتنفيذ التصرفات المناسبة في الوقت المناسب.

يحقق نظام الرصد عبر الإنترنت لمصاف التفريغ أكسيد الزنك الرصد في الوقت الحقيقي من خلال العمل التنسيقي لمركز الرصد وأجهزة IED-Business للرصد عبر الإنترنت ومراقبين الأمان، مما يكمل جمع ونقل ومعالجة معلومات البيانات. في الوقت نفسه، من خلال تحسين التقنيات الرئيسية مثل مزامنة وقت النظام وتقليل الضوضاء في إشارات الرصد والتشخيص بالأعطال، فإنه يوفر بيانات دقيقة للنظام، مما يضمن تشغيل مصاف التفريغ أكسيد الزنك بشكل مستقر ويقوي أمان شبكة الطاقة.