سیستم پیشرفته نظارت آنلاین بر فریزهای اکسید روی: تکنولوژی‌های کلیدی و تشخیص خطا

1 ساختار سیستم نظارت آنلاین بر روی مهارکننده های اکسید روی

سیستم نظارت آنلاین بر روی مهارکننده های اکسید روی شامل سه لایه است: لایه کنترل ایستگاه، لایه بی، و لایه فرآیند.

• لایه کنترل ایستگاه: شامل مرکز نظارت، ساعت سیستم مختصات جهانی (GPS) و منبع ساعت B - کد.

• لایه بی: تشکیل شده از دستگاه های الکترونیکی هوشمند (IEDs) نظارت آنلاین.

• لایه فرآیند: شامل ترمینال های نظارت بر ترانسفورماتور های ولتاژ (PTs) و ترانسفورماتور های جریان (CTs)، به عنوان نشان داده شده در شکل 1.

در این سیستم، هر دستگاه یک عملکرد متمایز دارد:

• مرکز نظارت: داده های وضعیت مهارکننده های اکسید روی را طبقه بندی و تجمیع می کند، عملکرد هر واحد را تحلیل می کند. عملگران از طریق پشتیبانی سیستم به عملکرد زنده مهارکننده دسترسی دارند. اطلاعات از طریق گزارش ها، نمودارهای آماری و منحنی ها به صورت بصری نمایش داده می شوند، که مطمئن می شود تعامل کاربرپسند باشد. در صورت بروز خطا، سیستم هشدار فوری تولید می کند تا رسیدگی به موقع را تضمین کند و عملکرد مهارکننده را حفظ کند.

• IEDs نظارت آنلاین: به عنوان واسط ارتباطی بین ترمینال های نظارت (که قادر به اتصال مستقیم به مرکز نیستند) و مرکز نظارت عمل می کنند. آنها داده ها را تجزیه و انتقال می دهند، که اجازه می دهد اطلاعات به صورت بی وقفه جریان یابد.

• ترمینال های نظارت: به عنوان جمع آوری داده های فرانت اند عمل می کنند، پارامترهای محیطی (دمای، رطوبت)، جریان رسانایی مقاومتی و سطح آلودگی مهارکننده را ردیابی می کنند. آنها همچنین تعداد ضربات صاعقه را با دقت بالا ثبت می کنند. داده های جمع آوری شده از طریق لایه بی به مرکز نظارت منتقل می شوند، که مدیران را قادر می سازد تصمیمات مبتنی بر داده بگیرند.

2 نقاط کلیدی فناوری نظارت آنلاین بر روی مهارکننده های اکسید روی
2.1 همزمان سازی زمان سیستم های نظارت آنلاین

تحقیقات روی روش جریان رسانایی مقاومتی اساسی و تحلیل هارمونیک برای مهارکننده های اکسید روی نشان می دهد که همزمان سازی عملیات نمونه برداری به طور قابل توجهی بر نتایج نظارت تأثیر می گذارد. با وجود اینکه مقادیر جریان رسانایی مورد نظارت بسیار کوچک هستند، خطاهای کوچک می توانند باعث انحرافات بزرگ شوند. بنابراین، سیستم های نظارت آنلاین نیاز به همزمان سازی نمونه برداری بالا دارند، که نیازمند کالیبره کردن زمان سیستم توسط فنی ها است. دو روش در دسترس هستند:

• همزمان سازی مبتنی بر GPS: همزمان سازی را در 2ns تحقق می بخشد، که خطاهای زمان را به حداقل می رساند؛

• همزمان سازی ساعت IRIG - B Code: دارای قابلیت ضد تداخل قوی است، که انتقال سیگنال را پایدار و دریافت سیگنال با دقت بالا را تضمین می کند. با این حال، دقت بیش از حد هزینه ها را افزایش می دهد—فنی ها باید دقت (1μs، 1ms، 10ms، 1s) را بر اساس نیازهای حداقل حل مشکل سیستم انتخاب کنند.

همزمان سازی ساعت IRIG - B code از نظر هزینه موثر است. اگرچه کمتر از GPS دقیق است، اما نیازهای سیستم را برآورده می کند. بنابراین، فنی ها می توانند از IRIG - B برای همزمان سازی استفاده کنند تا همگونی نمونه برداری را تضمین کنند.

2.2 کاهش نویز در سیگنال های نظارت آنلاین

جمع آوری داده های مهارکننده های اکسید روی با چندین تداخل مواجه است. با توجه به اینکه جریان رسانایی بسیار کوچک است، نویز بدون پردازش باعث انحرافات نظارت می شود و نمی تواند وضعیت واقعی دستگاه را منعکس کند. فنی ها باید الگوریتم های مناسب کاهش نویز را انتخاب کنند—کاهش نویز موجک به طور گسترده استفاده می شود: این الگوریتم سیگنال ها را تجزیه می کند، محتوای معتبر را حفظ می کند، ضرایب بی ارزش را به 0 تنظیم می کند و اطلاعات قابل استفاده را بعد از تجزیه مکرر استخراج می کند.

2.3 تشخیص خرابی در نظارت آنلاین
2.3.1 اهمیت تشخیص خرابی

با افزایش مقیاس تجهیزات برق، ایمنی سیستم برق بسیار مهم می شود. خرابی ها تأمین برق را اختلال می دهند و خطرات ایمنی شخصی را افزایش می دهند—که نظارت آنلاین و تشخیص خرابی مهارکننده های اکسید روی ضروری است. سیستم وضعیت عایق را نظارت می کند، ریسک ها را پیش بینی می کند و نگهداری را پشتیبانی می کند. با این حال، داده های آنلاین بسیار زیاد، پیچیده و تکراری هستند که دقت نظارت را مختل می کنند.

برای تضمین دقت تشخیص، فنی ها داده ها را پیش پردازی می کنند: تکراری ها را حذف می کنند، خطاهای را اصلاح می کنند و ورودی های قابل اعتماد ارائه می دهند. علاوه بر این، جریان رسانایی مقاومتی مهارکننده های اکسید روی تحت تاثیر آب و هوا، دما، میدان مغناطیسی و تداخل سیگنال قرار می گیرد—که سختی تشخیص را افزایش می دهد. پردازش مؤثر داده ها از طریق روش های فنی برای تشخیص بسیار مهم است.

2.3.2 الگوریتم ترکیب اطلاعات چند حسگر

الگوریتم های ترکیب اطلاعات، که اساس پردازش داده های نظارت آنلاین هستند، اطلاعات چند سطحی را برای تحلیل جامع ترکیب می کنند. الگوریتم های ترکیب چند حسگر از داده های چند حسگر استفاده می کنند، از طریق محاسبات از تداخل هارمونیک جلوگیری می کنند و وضعیت زنده مهارکننده را به صورت دقیق منعکس می کنند. الگوریتم های رایج شامل:

• روش محدودیت جاسازی: پارامترهای جمع آوری شده توسط حسگر (فاز اصلی و ذاتی) را محدود می کند تا راه حل های منحصر به فرد تضمین شود. سیستم از طریق حسگر ها داده های زنده مهارکننده را جمع آوری می کند و بر اساس ویژگی های دستگاه اطلاعات کلیدی را استخراج می کند؛

• روش ترکیب شواهد: داده های عملیاتی را استخراج می کند، بر اساس وضعیت مهارکننده محاسبه می کند و پایه تشخیص خرابی را ارائه می دهد؛

• روش شبکه عصبی مصنوعی (ANN): از یادگیری ماشین برای تشخیص استفاده می کند. ابتدا توپولوژی های مناسب حسگر طراحی می شود؛ دوم، الگوهای داده از طریق تعامل شبکه با محیط نقشه می شود؛ و در نهایت، مدل ها برای تشخیص خرابی خودکار آموزش داده می شوند.

2.3.3 روش تحلیل رابطه خاکستری

به عنوان یک روش تشخیص خرابی معمول برای مهارکننده های اکسید روی، روش تحلیل رابطه خاکستری تمرکز دارد بر تحلیل آماری چندین عامل تاثیرگذار بر خرابی. این روش تاثیر مختلف عوامل را بر خرابی مهارکننده با رسم منحنی های برازش کمی می کند. در عمل، تغییرات شکل منحنی را مقایسه می کنند: درجه برازش بالاتر منحنی نشان دهنده همبستگی قوی تر بین عوامل خرابی زنده و وضعیت واقعی خرابی مهارکننده است.

برای تشخیص، معمولاً زاویه ضرر عایق مهارکننده به عنوان دنباله مرجع X₁ تنظیم می شود، در حالی که پارامترهایی مانند دما، رطوبت و جریان رسانایی به عنوان دنباله های مقایسه X_i عمل می کنند. با استفاده از مدل تحلیل رابطه خاکستری برای محاسبه همبستگی بین هر عامل و زاویه ضرر عایق، می توان علل کلیدی خرابی را به صورت دقیق شناسایی کرد و داده های پشتیبانی برای تصمیمات تشخیصی ارائه کرد.

داده های به دست آمده نرمال شده و ضریب همبستگی ζ_j(k)) و درجه همبستگی γ_j بین هر داده محاسبه می شود.

2.4 نرم افزار خبره نظارت آنلاین

نرم افزار خبره نظارت آنلاین بر روی مهارکننده های اکسید روی، به عنوان یک زیرنرم افزار از سیستم نظارت آنلاین، توابع متنوعی دارد. این نرم افزار نه تنها می تواند ترانسفورماتور ها را نظارت کند، ضربات جزئی و وضعیت گاز در روغن را شناسایی کند، بلکه می تواند دستکاره ها و تجهیزات ظرفیتی را نیز نظارت کند. این نرم افزار از تنظیم پارامترهای هشدار پیشین سیستم و مدیریت تجهیزات زیر ایستگاه پشتیبانی می کند.

علاوه بر این، نرم افزار خبره نظارت آنلاین امکان مدیریت پیش فرض تعریف شده توسط کاربر را فراهم می کند، که تسهیل می کند کاربران تاریخچه و داده های فعلی را مشاهده کنند و وضعیت زنده تجهیزات را بررسی کنند. پس از ورود به سیستم، کاربران می توانند داده ها را به صورت مورد نیاز جستجو کنند، که مرجعی برای تصمیم گیری آنها ارائه می دهد.

3 نتیجه گیری

خرابی های مهارکننده های اکسید روی می توانند به طور جدی بر عملکرد ایمن سیستم های شبکه برق تاثیر بگذارند. بنابراین، تشخیص زنده از طریق یک سیستم نظارت آنلاین برای درک دقیق اطلاعات خرابی و انجام رسیدگی به موقع ضروری است.

سیستم نظارت آنلاین بر روی مهارکننده های اکسید روی با همکاری هماهنگ مرکز نظارت، دستگاه های IED-Business نظارت آنلاین و ترمینال های نظارت، نظارت زنده را انجام می دهد و جمع آوری، انتقال و پردازش اطلاعات داده را تکمیل می کند. در عین حال، با بهینه سازی فناوری های کلیدی مانند همزمان سازی زمان سیستم، کاهش نویز سیگنال نظارت و تشخیص خرابی، اطلاعات دقیق به سیستم ارائه می شود که عملکرد پایدار مهارکننده های اکسید روی را تضمین می کند و ایمنی شبکه برق را تقویت می کند.