Pêşkêşkirina Wanî ya Pêşveger û Bêyansanî yên Arresterên Zinc Oxide: Teynayên Sernav û Dastûsazî Pirsgirtina Xebatê

1 سیستم مانیتورینگ آنلاین برای فیوزهای اکسید روی

سیستم مانیتورینگ آنلاین برای فیوزهای اکسید روی شامل سه لایه است: لایه کنترل ایستگاه، لایه بی، و لایه پردازش.

• لایه کنترل ایستگاه: شامل مرکز مانیتورینگ، ساعت دستگاه مکان‌یاب جهانی (GPS)، و منبع ساعت B - کد.

• لایه بی: تشکیل شده از دستگاه‌های الکترونیکی هوشمند (IEDs) مانیتورینگ آنلاین.

• لایه پردازش: شامل ترمینال‌های مانیتورینگ برای ترانسفورماتورهای ولتاژ (PTs) و ترانسفورماتورهای جریان (CTs)، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

در این سیستم، هر دستگاه عملکرد متمایزی دارد:

• مرکز مانیتورینگ: داده‌های وضعیت فیوزهای اکسید روی را طبقه‌بندی و جمع‌آوری می‌کند و وضعیت عملکرد هر واحد را تحلیل می‌کند. عملگران از طریق پشتیبانی سیستم به عملکرد زنده فیوزها دسترسی دارند. اطلاعات از طریق گزارش‌ها، نمودارهای آماری و منحنی‌ها به صورت بصری نمایش داده می‌شوند تا تعامل کاربرپسند باشد. در صورت وجود خرابی، سیستم هشدار فوری می‌دهد تا رفع عیب به موقع انجام شود و عملکرد فیوزها حفظ شود.

• IED-Business: به عنوان واسط ارتباطی بین ترمینال‌های مانیتورینگ (که قادر به اتصال مستقیم به مرکز نیستند) و مرکز مانیتورینگ عمل می‌کنند. آنها داده‌ها را تجزیه و انتقال می‌دهند تا جریان اطلاعات بدون مشکل باشد.

• ترمینال‌های مانیتورینگ: به عنوان جمع‌آوران داده‌های پیشین عمل می‌کنند، پارامترهای محیطی (دمای، رطوبت)، جریان تسربی مقاومتی و سطح آلودگی فیوزها را ردیابی می‌کنند. آنها همچنین تعداد ضربه‌های برق را با دقت بالا ثبت می‌کنند. داده‌های جمع‌آوری شده از طریق لایه بی به مرکز مانیتورینگ منتقل می‌شوند تا مدیران بتوانند تصمیمات مبتنی بر داده بگیرند.

2 نقاط کلیدی تکنولوژی مانیتورینگ آنلاین برای فیوزهای اکسید روی
2.1 همزمان‌سازی زمان سیستم‌های مانیتورینگ آنلاین

تحقیقات درباره روش جریان مقاومتی اساسی و تحلیل هارمونیک برای فیوزهای اکسید روی نشان می‌دهد که همزمان‌سازی عملیات نمونه‌برداری تأثیر قابل توجهی بر نتایج مانیتورینگ دارد. با وجود اینکه مقادیر جریان تسربی کوچک هستند، خطاهای کوچک می‌توانند انحرافات بزرگ ایجاد کنند. بنابراین، سیستم‌های مانیتورینگ آنلاین به همزمان‌سازی نمونه‌برداری با دقت بالا نیاز دارند که نیازمند تنظیم زمان سیستم توسط فنی‌ها است. دو روش در دسترس است:

• همزمان‌سازی مبتنی بر GPS: همزمان‌سازی را در 2ns انجام می‌دهد و خطاهای زمانی را به حداقل می‌رساند؛

• همزمان‌سازی ساعت IRIG - B Code: دارای قابلیت‌های ضد تداخل قوی است، انتقال سیگنال پایدار و دریافت سیگنال با دقت بالا را تضمین می‌کند. با این حال، دقت بیش از حد هزینه را افزایش می‌دهد—فنی‌ها باید دقت (1μs, 1ms, 10ms, 1s) را بر اساس نیازهای حداقلی سیستم انتخاب کنند .

همزمان‌سازی ساعت IRIG - B code ارزان‌تر است. اگرچه دقت آن کمتر از GPS است، اما نیازهای سیستم را برآورده می‌کند. بنابراین، فنی‌ها می‌توانند از IRIG - B برای همزمان‌سازی استفاده کنند تا یکسانی نمونه‌برداری تضمین شود.

2.2 کاهش نویز در سیگنال‌های مانیتورینگ آنلاین

جمع‌آوری داده‌های فیوزهای اکسید روی با چندین تداخل مواجه است. با توجه به جریان تسربی بسیار کوچک، نویز غیر پردازش‌شده باعث انحرافات مانیتورینگ می‌شود و وضعیت واقعی دستگاه را نشان نمی‌دهد. فنی‌ها باید الگوریتم‌های کاهش نویز مناسب را انتخاب کنند—کاهش نویز موجک به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود: سیگنال‌ها را تجزیه می‌کند، محتوای معتبر را حفظ می‌کند، ضرایب بی‌استفاده را به 0 تنظیم می‌کند و پس از تجزیه مکرر اطلاعات قابل استفاده را استخراج می‌کند.

2.3 تشخیص خطا در مانیتورینگ آنلاین
2.3.1 اهمیت تشخیص خطا

با افزایش مقیاس تجهیزات برق، ایمنی سیستم برق بسیار مهم است. خرابی‌ها تأمین برق را مختل می‌کنند و ایمنی کارکنان را در معرض خطر قرار می‌دهند—بنابراین مانیتورینگ آنلاین و تشخیص خطا در فیوزهای اکسید روی ضروری است. سیستم وضعیت عایق‌بندی را مانیتور می‌کند، ریسک‌ها را پیش‌بینی می‌کند و نگهداری را حمایت می‌کند. با این حال، داده‌های آنلاین بسیار زیاد، پیچیده و تکراری هستند که دقت مانیتورینگ را مختل می‌کنند.

برای تضمین دقت تشخیص، فنی‌ها داده‌ها را پیش‌پردازی می‌کنند: تکراری‌ها را حذف می‌کنند، خطاهای را اصلاح می‌کنند و ورودی‌های قابل اعتماد ارائه می‌دهند. علاوه بر این، جریان مقاومتی فیوزهای اکسید روی تحت تأثیر آب و هوا، دما، مغناطیس و تداخل سیگنال قرار می‌گیرد—که سختی تشخیص را افزایش می‌دهد. پردازش موثر داده‌ها با استفاده از روش‌های فنی برای تشخیص ضروری است .

2.3.2 الگوریتم ادغام اطلاعات چند سنسور

الگوریتم‌های ادغام اطلاعات، که اساس پردازش داده‌های مانیتورینگ آنلاین هستند، اطلاعات چندسطحی را برای تحلیل جامع ادغام می‌کنند. الگوریتم‌های ادغام چند سنسور از داده‌های چند سنسور استفاده می‌کنند، از طریق محاسبات از تداخل هارمونیک جلوگیری می‌کنند و وضعیت زنده فیوزها را به صورت دقیق نشان می‌دهند. الگوریتم‌های رایج شامل موارد زیر هستند:

• روش محدودیت تعبیه‌شده: پارامترهای جمع‌آوری‌شده توسط سنسور (فاز اصلی و ذاتی) را محدود می‌کند تا راه‌حل‌های منحصر به فرد را تضمین کند. سیستم از طریق سنسورها داده‌های زنده فیوزها را بدست می‌آورد و بر اساس ویژگی‌های دستگاه اطلاعات کلیدی را استخراج می‌کند؛

• روش ترکیب شواهد: داده‌های عملیاتی را استخراج می‌کند، بر اساس وضعیت فیوزها محاسبه می‌کند و مبنای قضاوت خطا را ارائه می‌دهد؛

• روش شبکه عصبی مصنوعی (ANN): از یادگیری ماشین برای تشخیص استفاده می‌کند. ابتدا توپولوژی‌های مناسب برای سنسورها طراحی می‌شود؛ دوم، الگوهای داده‌ها از طریق تعامل شبکه-محیط نقشه‌برداری می‌شوند؛ سرانجام، مدل‌ها را برای تشخیص خودکار خطا آموزش می‌دهند .

2.3.3 روش تحلیل رابطه خاکستری

به عنوان یک رویکرد تشخیص خطا رایج برای فیوزهای اکسید روی، روش تحلیل رابطه خاکستری بر تحلیل آماری چندین عامل مؤثر بر خطا تمرکز دارد. این روش تأثیرات مختلف عوامل را بر خطاها با رسم منحنی‌های برازش کمّی می‌کند. در عمل، تغییرات شکل منحنی‌ها را مقایسه می‌کنند: درجه برازش بالاتر منحنی‌ها نشان‌دهنده همبستگی قوی‌تر بین عوامل خطا در زمان واقعی و وضعیت واقعی خطا در فیوزها است.

برای تشخیص، معمولاً زاویه زیان دی‌الکتریک فیوز به عنوان دنباله مرجع X₁ تنظیم می‌شود، در حالی که پارامترهایی مانند دما، رطوبت و جریان تسربی به عنوان دنباله‌های مقایسه X_i عمل می‌کنند. با استفاده از مدل تحلیل رابطه خاکستری برای محاسبه همبستگی بین هر عامل و زاویه زیان دی‌الکتریک، می‌توان علل کلیدی خطا را با دقت شناسایی کرد و داده‌های پشتیبانی برای تصمیمات تشخیصی ارائه کرد.

داده‌های بدست آمده نرمال‌سازی می‌شوند و ضریب همبستگی ζ_j(k)) و درجه همبستگی γ_j بین هر داده محاسبه می‌شود.

2.4 نرم‌افزار متخصص مانیتورینگ آنلاین

نرم‌افزار متخصص مانیتورینگ آنلاین برای فیوزهای اکسید روی، به عنوان یک زیرنرم‌افزار از سیستم مانیتورینگ آنلاین، دارای عملکردهای متنوعی است. این نرم‌افزار نه تنها می‌تواند ترانسفورماتورها را مانیتور کند، از جمله تشخیص تخلیه‌های جزئی و وضعیت گاز در روغن، بلکه می‌تواند مداربرهای برش و تجهیزات ظرفیتی را نیز مانیتور کند. این نرم‌افزار امکان تنظیم پارامترهای پیش‌هشدار سیستم و مدیریت تجهیزات ایستگاه را فراهم می‌کند.

علاوه بر این، نرم‌افزار متخصص مانیتورینگ آنلاین امکان مدیریت پیش‌تنظیم توسط کاربر را فراهم می‌کند، که به کاربران اجازه می‌دهد داده‌های تاریخی و فعلی را مشاهده کنند و وضعیت زنده تجهیزات را بررسی کنند. پس از ورود به سیستم، کاربران می‌توانند داده‌ها را به صورت مورد نیاز جستجو کنند و مرجعی برای تصمیم‌گیری خود ارائه کنند.

3 نتیجه‌گیری

خرابی‌های فیوزهای اکسید روی می‌توانند تأثیرات جدی بر عملکرد ایمن سیستم‌های شبکه برق داشته باشند. بنابراین، تشخیص زنده از طریق یک سیستم مانیتورینگ آنلاین برای درک دقیق اطلاعات خرابی و انجام رسیدگی به موقع ضروری است.

سیستم مانیتورینگ آنلاین برای فیوزهای اکسید روی با همکاری هماهنگ مرکز مانیتورینگ، دستگاه‌های IED-Business مانیتورینگ آنلاین و ترمینال‌های مانیتورینگ، مانیتورینگ زنده را انجام می‌دهد و جمع‌آوری، انتقال و پردازش اطلاعات داده را انجام می‌دهد. همچنین، با بهینه‌سازی تکنولوژی‌های کلیدی مانند همزمان‌سازی زمان سیستم، کاهش نویز سیگنال مانیتورینگ و تشخیص خطا، اطلاعات دقیق را به سیستم ارائه می‌دهد و عملکرد پایدار فیوزهای اکسید روی و ایمنی شبکه برق را تقویت می‌کند.