لماذا نحتاج إلى شبكة ذات قدرات شفاء ذاتي

لماذا نحتاج إلى شبكة كهربائية ذات قدرات شفاء ذاتي؟
--وحدة التحكم في المفتاح الذكي مع الاتصال 4G/5G كأساس رئيسي
تحت تأثير التحول الطاقي والرقمية، تتطور الشبكة الكهربائية من نموذج التزويد بالطاقة التقليدي ذو الاتجاه الواحد إلى نموذج ذكي وشفاء ذاتي. أصبحت وحدة التحكم في المفتاح الذكي المستندة على تقنية الاتصال 4G/5G المعدات الأساسية لبناء شبكة كهربائية ذات قدرات شفاء ذاتي بفضل قدرتها على الدورة المغلقة ‘الإحساس-النقل-المعالجة-القرار-التنفيذ’. في هذا المقال، سنقوم بتحليل النواة الفنية والقيمة التطبيقية لها من خمسة طبقات رئيسية.

طبقة الإحساس: مراقبة فورية للمنطقة بأكملها، لا مكان للأعطال لتختبئ.
تعتمد طبقة الإحساس في وحدة التحكم في المفتاح الذكي على أجهزة استشعار عالية الدقة ومعدات طرفية ذكية لتحقيق جمع بيانات الشبكة الكهربائية بمعدل ميلي ثانية. على سبيل المثال، فإن ‘المفتاح التفاضلي 5G’ في شبكة كهرباء تشيجيانغ سيشي مزود بأجهزة استشعار للجهد والتيار، والتي يمكنها مراقبة حالة التشغيل للخط بشكل فوري وتقاطع الإشارات غير الطبيعية مثل زيادة التيار الفوري والقصور الكهربائي.
مجهز بأجهزة استشعار للجهد والتيار، يمكن للمفتاح التفاضلي 5G التقاط الإشارات غير الطبيعية بدقة مثل زيادة التيار الفوري والقصور الكهربائي. من خلال تقنية الاندماج الأولي والثاني، يمكن لهذه المعدات الحصول ليس فقط على البيانات الكهربائية ولكن أيضاً دمج المعلومات المساعدة مثل درجة حرارة البيئة والرطوبة واهتزاز المعدات لبناء نموذج تحذير للأعطال متعدد الأبعاد. توفر هذه القدرة على الإحساس الهوليغرافي أساس بيانات موثوق به لتحديد موقع العطل والعزل اللاحق.

طبقة النقل: اتصال ثنائي الوضع 4G/5G، انخفاض التأخير والموثوقية العالية
بينما يكون نشر الألياف الضوئية التقليدية مكلفاً وذو دورة زمنية طويلة، توفر تقنية الاتصال 4G/5G قنوات نقل مرنة وفعالة لوحدات التحكم في المفاتيح الذكية عبر الشبكات اللاسلكية المقسمة وخدمات التمييز. على سبيل المثال، يتم استخدام نظام الشفاء الذاتي الموزع الذكي القائم على تقنية 5G في شبكة التوزيع في مقاطعة هونينغ بمقاطعة يونان، مع تأخير اتصال أقل من 10 ميلي ثانية، مما يضمن النقل المتزامن لإشارات الحماية التفاضلية
النظام ‘الموزع الذكي للشفاء الذاتي’ المقترح في التقنية المعروضة. ‘الهيكلية الاتصالية المرتبطة’ المقترحة في التقنية المعروضة تحسن مسار نقل البيانات، تتجنب تراكم التأخير الناجم عن إعادة التوجيه المتعددة المستويات وتزيد سرعة عمل الحماية إلى 2,426 مرة من النمط التقليدي. في نفس الوقت، تصميم الزائدة الثنائي الوضع 4G/5G يضمن الموثوقية في الظروف القصوى، وحتى إذا انقطع الشبكة المحلية، يمكن الحفاظ على تشغيل الخدمة الأساسية من خلال التحويل التكيفي.

طبقة المعالجة: التحليل الذكي الحدودي، تشخيص العطل في الثانية
تُدمج خوارزميات الذكاء الصناعي في الأطراف المحلية لتحقيق معالجة البيانات الفورية على الجانب الحدودي. على سبيل المثال، يستخدم نظام الشفاء الذاتي الثلاثي المستويات في شبكة كهرباء فوجيان، حيث يحتوي متحكم المفتاح الذكي على نموذج تعلم عميق يجمع بين البيانات التاريخية والأشكال الموجية الفعلية لتمييز بين الأعطال المؤقتة والدائمة.
يمكن لمتحكم المفتاح الذكي الجمع بين البيانات التاريخية والأشكال الموجية الفعلية لتمييز بين الأعطال المؤقتة والدائمة. من خلال خوارزميات حماية الفرق الجاري والحماية الاتجاهية، يصل دقة تحديد موقع العطل إلى المستوى المتر، ويتم إنشاء أفضل خطة عزل تلقائيًا. على سبيل المثال، عند اكتشاف قصر بين خطوط الدائرة، يمكن للمتحكم أن يكمل تحديد العطل في غضون 0.5 ثانية ويؤدي المنطق الربط ‘حماية الفرق + قطع المفتاح + إعادة الإغلاق’، مما يتجنب تأخر الاستجابة الناتج عن التدخل اليدوي.

طبقة القرار: إعادة تكوين الطوبولوجيا الديناميكية، التحويل الأمثل للحمل
يتركز الشفاء الذاتي للشبكة في القدرة على اتخاذ القرارات الذاتية. بناءً على تقنية القطع الشبكي 5G، يمكن لمتحكم المفتاح الذكي تعديل الطوبولوجيا الكهربائية بشكل ديناميكي لاستعادة التزويد بالطاقة إلى المناطق غير المصابة بسرعة. على سبيل المثال، عندما يحدث عطل دائم في القسم F1 من الخط Xihe B838 في شبكة كهرباء سيشي، تقوم النظام بإغلاق المفتاح الاتصال (مثل Xihe B8382) عبر تحديد الأولوية، وتحويل الأحمال إلى الخط المجاور، وكل العملية من العزل إلى استعادة التزويد بالطاقة تستغرق بضع ثوانٍ فقط.
تستغرق العملية كلها بضع ثوانٍ فقط من العزل إلى استعادة التزويد بالطاقة. ‘آلية التفاعل المتغيرة السرعة’ المقترحة في الوثيقة البراءة تحسّن كفاءة اتخاذ القرار: يتم استخدام رسالة ضربات القلب ذات معدل منخفض تحت الظروف العادية، وفي حالة حدوث عطل، يتحول النظام إلى تدفق بيانات عالي السرعة، مما يقلل من استهلاك البيانات ويضمن الطابع الفعلي للأوامر الرئيسية.

طبقة التنفيذ: التلاعب الدقيق في الأجهزة، التحقق الذاتي المغلق
تعتمد الطبقة التنفيذية على آليات التبديل ذات الموثوقية العالية وآليات التحقق المغلقة للتأكد من تنفيذ أوامر القرار بدقة. على سبيل المثال، يقوم مركز التحكم الآلي في التوزيع في مدينة شوهانغ بمقاطعة هنان بتشغيل المفاتيح القاطعة عن بعد عبر شبكة 5G، مما يحقق استجابة بميلي ثانية للعمليات الخاصة بفتح وإغلاق البوابات.
يتم بناء النظام لمنع الرفض من المفتاح. من أجل منع رفض المفتاح، يتم بناء منطق الحماية من الفشل في النظام: إذا تم اكتشاف أن المفتاح لا ينفذ أمر القطع، فإنه يقفز مباشرة إلى المفاتيح المجاورة ويبدأ الرابط الاحتياطي، كما هو الحال في مقاطعة هنينغ، حيث تم إكمال تحويل الأحمال في غضون 4.83 ثانية عبر الجهاز الذاتي. بالإضافة إلى ذلك، يقوم المتحكم بتخزين تأثير التنفيذ بشكل فوري من خلال مقارنة رد الفعل للإشارة المغناطيسية والنوع الموجي للتيار، مما يشكل حلقة مغلقة كاملة من ‘الإحساس-العمل-التحقق’.

الخاتمة: مستقبل الشبكة الكهربائية ذات الشفاء الذاتي
مع الاتصال 4G/5G كأساس رئيسي، يعمل متحكم المفتاح الذكي على تعزيز التحول من ‘إصلاح السلبي’ إلى ‘دفاع نشط’. من خلال رفع مستوى الذكاء العام، يتم تقليل وقت معالجة العطل من الساعة إلى الثواني، ويتوجه إدراك المستخدم للانقطاع الكهربائي نحو الصفر. مع التكامل العميق لتقنية القطع الشبكي 5G والحوسبة الحافة وغيرها من التقنيات، ستتمكن الشبكة الكهربائية المستقبلية من الوصول إلى مصادر الطاقة الجديدة على نطاق أكبر والعمل الذاتي في سيناريوهات أكثر تعقيدًا، مما يقدم دعمًا قويًا للأهداف ثنائية الكربون ولبناء الإنترنت الطاقي.