راه‌حل هوشمند ترانسفورماتور جریان GIS: سیستم هشدار مقدماتی از خطاهای مکانیکی بر اساس کوپلینگ لرزش-جریان

مشکل اصلی: در مناطق معرض زمین‌لرزه و زیرگذران قدیمی GIS، ساختارهای مکانیکی (مانند پیچ‌ها، پشتیبان‌های عایق) ترانسفورماتورهای جریان (CTs) به آسیب‌پذیری ناشی از ارتعاش مداوم یا ضربات ناگهانی مواجه هستند. این موضوع می‌تواند باعث خرابی‌های پنهانی مانند رها شدن، جدا شدن یا جابجایی شود که در نهایت منجر به تخریب عایق یا خرابی ناگهانی CTs و تهدید قابلیت اطمینان شبکه می‌شود. روش‌های بازرسی مبتنی بر قطع برق سنتی غیرکارآمد و هزینه‌بر هستند.

راه‌حل نوآورانه: ادغام نظارت دو پارامتری ارتعاش و جریان با استفاده از موتور هوش مصنوعی برای دستیابی به هشدار زودهنگام و تشخیص هوشمندانه خرابی‌های مکانیکی CTs.

اجرای فناوری اصلی

1. حسگری همکاری چند پارامتری:
   • نظارت ارتعاش با فرکانس بالا: نصب داده‌گیرهای شتاب‌سنج پیزوالکتریک با پهنای باند گسترده (5Hz-10kHz) روی قطعات کلیدی CTs (مانند فلنژ‌ها و پشتیبان‌ها) برای ثبت دقیق سیگنال‌های ارتعاش ساختاری ناهماهنگ ناشی از رها شدن مکانیکی، جابجایی قطعات، تخریب عایق یا ارتعاشات خارجی (مانند موج‌های لرزه‌ای).
   • ضبط جریان پرش موقت: استفاده از کویل‌های روگوسکی غیرتهاجمی برای نظارت زنده و در زمان واقعی بر موج‌های جریان عملیاتی سوئیچینگ طرف اول CTs. ترکیب این داده‌ها با سیگنال‌های عملیاتی برشکن‌ها، به شناسایی دقیق حوادث سوئیچینگ و تحلیل ویژگی‌های جریان پرش و تأثیر آن‌ها بر ساختار مکانیکی CTs کمک می‌کند.
2. موتور تشخیص هوشمند حاشیه‌ای مبتنی بر AI:
   • استفاده از ماژول محاسبات حاشیه‌ای مقاوم (مقاوم در دمای گسترده و ضد ضربه) نصب شده محلی برای پردازش زنده داده‌های موج ارتعاش و جریان.
   • عملیات اصلی با استفاده از مدل تشخیصی هوشمند 1D-CNN (شبکه عصبی کانولوشنی یک‌بعدی) اختصاصی:
     • ورودی: ویژگی‌های زمان-فرکانس شتاب ارتعاش (تحلیل FFT) + ویژگی‌های موج جریان پرش.
     • خروجی: شناسایی دقیق مد‌های خرابی مکانیکی معمول ("رها شدن پیچ"، "جابجایی پشتیبان عایق"، "هم‌ریختی مکانیکی") با دقت تشخیص 92٪.
     • دارای قابلیت "یادگیری تطبیقی" برای انطباق با ویژگی‌های ساختاری مختلف CTs و ارتعاش‌های پس‌زمینه در زیرگذران مختلف.
3. هشدار محلی موثر و ارتباط:
   • مکانیسم هشدار سطحی: در صورت شناسایی امضاهای مشکوک، موتور حاشیه‌ای بلافاصله سیگنال‌های هشدار/آتش‌سوزی (مانند هشدار، شدید، بحرانی) تولید می‌کند.
   • انتقال ساده بی‌سیم: انتقال رمزگذاری شده سیگنال‌های هشدار کلیدی (نه داده خام) به پلتفرم HMI محلی زیرگذر از طریق فناوری LoRa LPWAN، که به طور قابل توجهی بار ارتباطی و تأخیر را کاهش می‌دهد.
   • نمایش HMI محلی: نمایش زنده نقشه‌ای شامل شماره CT خراب، نوع خرابی، سطح هشدار و اقدامات توصیه شده.

سناریوهای کاربردی هدف

1. زیرگذران GIS در مناطق با لرزه‌خیزی بالا:
   • هشدار زودهنگام جابجایی یا آسیب ساختاری CTs ناشی از لرزه‌های پس‌لرزه، جلوگیری از خرابی‌های ثانویه.
   • نظارت مداوم بر خرابی‌های مزمن تجهیزات ناشی از فعالیت‌های زمین‌شناسی بلندمدت کم‌شدت.
2. به‌روزرسانی و بهبود زیرگذران GIS قدیمی:
   • نصب بدون قطع برق: نصب ساده حسگرهای نیازمند هیچ تغییری در ساختار کámara غیرقابل ترجمه. لطفاً متن اصلی را به طور کامل و صحیح ارائه دهید تا ترجمه کامل و دقیق انجام شود.