تطبيق تقنية تشخيص الأعطال لقواطع الدائرة التلقائية ذات الفراغ للخارج بجهد 15 كيلوفولت
وفقاً للإحصاءات، تشكل الأعطال العابرة الغالبية العظمى من أعطال خطوط الكهرباء الجوية، مع عدم تجاوز نسبة الأعطال الدائمة 10%. حالياً، تستخدم شبكات التوزيع ذات الجهد المتوسط (MV) بشكل شائع مفاتيح إعادة التشغيل التلقائي بقوة 15 كيلو فولت في الهواء الطلق بالتعاون مع الفاصل. هذا الترتيب يمكّن من استعادة تزويد الطاقة بسرعة بعد الأعطال العابرة والعزلة للفقرات المعطوبة في حالة الأعطال الدائمة. لذلك، من الضروري مراقبة حالة تشغيل أجهزة التحكم في مفاتيح إعادة التشغيل التلقائي لتعزيز موثوقيتها.
1. نظرة عامة على البحث التقني (محلي ودولي)
1.1 تصنيف مفاتيح إعادة التشغيل التلقائي
تنقسم مفاتيح إعادة التشغيل التلقائي إلى فئتين رئيسيتين: نوع التيار وأنوع الجهد. تقوم مفاتيح إعادة التشغيل من نوع التيار باكتشاف تيارات العطل وتقوم بالتقطيع ثم إعادة التشغيل تلقائياً - عادةً ما تكون هناك محاولات لإعادة التشغيل تتراوح بين مرة واحدة وثلاث مرات. تعمل هذه المفاتيح كأجهزة حماية وأجهزة لإعادة التشغيل. يتم عزل العطل عن طريق القضاء التدريجي على المقاطع بدءًا من الجزء الأكثر انخفاضًا حتى يتم تحديد الجزء المعطوب. ومع ذلك، فإن هذا الأسلوب يتسبب في تعرض الشبكة لتيارات عطل متعددة، مما يسبب ضغطاً كبيراً. بالإضافة إلى ذلك، كلما زاد عدد مقاطع الخط، زاد عدد عمليات إعادة التشغيل والوقت الإجمالي لاستعادة الخدمة. لذا، فإن مثل هذه الأنظمة عادة ما تكون محدودة بعدة مقاطع ولا تصلح إلا للمغذيات الفرعية أو الشعاعية.
أما مفاتيح إعادة التشغيل من نوع الجهد، فهي تقوم بالتقطيع عند فقدان الجهد وإعادة التشغيل بعد تأخير محدد عندما يتم استعادة الجهد. في هذا النظام، يجب أن يقوم مفتاح مغذي المحطة بتقديم إعادة تشغيلين لإكمال عزل العطل واستعادة الخدمة: يقوم الإعادة الأولى بتحديد الجزء المعطوب بناءً على عدد مفاتيح الفواصل التي تغلق، وبعد ذلك يتم قفل المفاتيح المجاورة للعطل لعزله؛ تقوم الإعادة الثانية بإعادة تزويد الأجزاء غير المعطوبة بالطاقة. بما أن الحماية الفورية للتيار الزائد تعتمد على مفتاح مغذي المحطة، فإن هذا الأسلوب أقل ملاءمة للمغذيات الطويلة. ومع ذلك، مع زيادة طاقة النظام، بدأت هذه القيود تقل تدريجياً. لذا، فإن مفاتيح إعادة التشغيل من نوع الجهد مناسبة للشبكات الشعاعية أو الحلقات القصيرة وتمكن من تحقيق الوظائف الأساسية للتحكم الآلي.
1.2 مشاكل الأساليب التقليدية للاختبار
بسبب التسامح في التصنيع والتآكل الميكانيكي الناجم عن التشغيل لفترات طويلة، قد تواجه مفاتيح إعادة التشغيل التلقائي أعطالاً أو عمليات خاطئة. تعتمد الأساليب الحالية للاختبار بشكل أساسي على معدات الفحص اليدوي، والتي تتطلب تكاليف استثمار عالية.
1.3 الوضع الحالي للبحث والاتجاهات التطويرية (محلي ودولي)
بالنسبة لمفاتيح إعادة التشغيل التلقائي بقوة 15 كيلو فولت في الهواء الطلق، تميل الممارسات المحلية في الصين إلى اعتماد أساليب الصيانة الدورية خارج الخدمة، بما في ذلك اختبارات مقاومة العزل واختبارات مقاومة العزل للدارة التحكم واختبارات الجهد المتردد. تعاني هذه الأساليب التقليدية من عدة عيوب: المعدات الاختبارية كبيرة الحجم وصعبة النقل؛ غالبًا ما يتطلب الاختبار العمل في ارتفاعات عالية، مما يشكل مخاطر سلامة؛ ويستهلك العملية كمية كبيرة من الجهد البشري والموارد. لا تزال أنظمة التشخيص الشاملة والمتكاملة نادرة التطبيق في العمليات الحقلية الفعلية.
لقد تم إحراز تقدم كبير في التشخيص على مستوى وحدات التحكم لمفاتيح إعادة التشغيل التلقائي بقوة 15 كيلو فولت في الهواء الطلق. أصبحت الأجهزة التحليلية التلقائية الحديثة شائعة الاستخدام الآن. تربط هذه الأجهزة عبر واجهات بسيطة وموحدة - تدعم توافق "الإدخال والاستخدام" عبر مفاتيح إعادة التشغيل من مختلف الشركات المصنعة. من خلال حقن إشارات تيار محكومة في وحدة التحكم بالمفتاح، يقوم المحلل بقياس الردود الرئيسية مثل منحنيات خصائص الزمن-التيار (TCC) والتسلسلات التحكمية. يقدم السيطرة الدقيقة على شكل الموجة والتوقيت والحجم من التيار المحكوم ويسجل بدقة رد فعل وحدة التحكم - مع دقة زمنية تصل إلى المستوى الميكروثانية. يمكن للنظام تلقائيًا تنفيذ تسلسل اختبار كامل وإظهار النتائج النصية فورًا، بما في ذلك الأوامر القاطعة وأفعال إعادة التشغيل وإعادة الضبط والأحداث المرتبطة بسجلات الوقت.
تركز الأبحاث الحالية حول التشخيص الذكي للأعطال على ثلاثة اتجاهات رئيسية:
تقنيات التشخيص الذكي المتكاملة؛
أنظمة التشخيص الذكي المتصلة بالشبكة؛
الهياكل التشخيصية الذكية المتكيفة.
2. تقنية التشخيص للأعطال لمفاتيح إعادة التشغيل التلقائي بقوة 15 كيلو فولت في الهواء الطلق
صممت نظام التشخيص للأعطال لمفاتيح إعادة التشغيل التلقائي بقوة 15 كيلو فولت في الهواء الطلق خصيصًا لتقييم أداء وحدات التحكم في مفاتيح إعادة التشغيل المستخدمة في خطوط الكهرباء الجوية ذات الجهد المتوسط. بعد ربط "وحدة المفتاح" بوحدة التحكم في مفتاح إعادة التشغيل، يستخدم النظام البرمجيات لحقن تيارات عطل محاكاة مختلفة في وحدة التحكم ويثير عمليات فتح وإغلاق وفقًا للمنطق الخاص بوحدة التحكم. يقوم النظام بتسجيل رد فعل وحدة التحكم على هذه التغييرات الحالية المحاكاة ويحلل - عبر البرمجيات - ما إذا كانت وحدة التحكم تحديد الأوضاع المعطوبة بشكل صحيح وتنفيذ الإجراءات التحكمية المناسبة وفقًا للمواصفات.
يدعم هذا النظام التشخيصي مجموعة واسعة من اختبارات سيناريوهات العطل، مما يسمح بكشف تلقائي وكامل لأعطال وحدة التحكم. يمكنه الاتصال بأنواع مختلفة من مفاتيح إعادة التشغيل عبر واجهات عالمية أو مخصصة، ويتم تنفيذ جميع الوظائف التحكمية واختبارات النظام عبر برنامج تحليل متخصص. تشمل الميزات الرئيسية للنظام:
مصدر التيار عالي الدقة: يستخدم النظام مصدر تيار عالي الدقة والدقة والموثوقية لضمان محاكاة واقعية لتيارات العطل. يتيح التحكم عبر البرمجيات تعديل شامل لمعايير التيار - بما في ذلك شكل الموجة والحجم والوقت الصعودي والمدة والوقت الهبوطي - ويوفر تصورًا في الوقت الحقيقي لأشكال ومقدار التيار لتعزيز قدرة التحليل.
تصميم واجهة عالمية: تمكن الواجهة الموحدة من عملية "الإدخال والاستخدام" الحقيقية في الميدان، مما يسهل نقل الإشارات والبيانات بشكل سلس.
قاعدة بيانات منحنى TCC المدمجة: يحدد خاصية الأمبير-الثانية (أي، خاصية الزمن-التيار أو منحنى TCC) العلاقة العكسية بين وقت الرحل والقيمة الحالية للعطل، بما في ذلك المنحنيات السريعة والبطيئة. تضم برامج التحليل مكتبات متعددة لمنحنيات TCC القياسية مثل Cooper و IEEE (الولايات المتحدة) ومعايير IEC، مما يسمح بمقارنة ومراجعة تشخيصية سهلة.
تحليل البيانات الاختبارية الآلي: يقوم النظام بتفسير ردود الفعل الواردة من المحول بشكل آلي ويعرض النتائج التحليلية فوراً - بما في ذلك التمثيلات البيانية والتقارير - التي توضح الأحداث التشغيلية مثل الرحلة وإعادة الإغلاق والحظر وغيرها.
3. الخلاصة
يمكن للتكنولوجيا التشخيصية للأعطال في أجهزة إعادة الإغلاق الهوائية الشفافة ذات الجهد المتوسط 15 كيلوفولت أن تحديد مجموعة متنوعة من الشذوذ، بما في ذلك:
خلل في إعادة الإغلاق الفوري؛
انحراف عن المنحنيات القياسية TCC؛
فشل حماية الفائض في التيار؛
توقيت غير طبيعي لفترات إعادة الإغلاق؛
آليات قفل الإغلاق المعيبة.
تمثل هذه التكنولوجيا تحولاً أساسياً من الصيانة المجدولة التقليدية نحو صيانة متقدمة تستند إلى الحالة لأجهزة إعادة الإغلاق. من خلال تمكين التحليل الشامل والتشخيص للوحدة المتحكم، فإنها تعزز بشكل كبير من قدرات رصد حالة أجهزة إعادة الإغلاق وتلعب دوراً حيوياً في منع انقطاعات شبكة التوزيع وضمان موثوقية الشبكة.
