פתרונות תפעול ותחזוקה חכמים לממצעי המרה של מתח GIS: מערכת תחזוקה прогностית מבוססת IoT

​2. פתרון: מערכת תחזוקה פרדקטיבית מבוססת IoT​
כדי להתמודד עם האתגרים הללו, הפתרון הזה מגדיר רשת מעקב חכמה המכסה את כל מחזור החיים של GIS-VTs:

​​(1) שכבה של חיישנים מקיפה:​​

• ​הצבת חיישנים בעדינות:​​ הדבקת/הטמעת חיישנים בעדינות לשנייה VT עיקריות (לדוגמה, חיבורים במתח גבוה, ליד מרחבי, גוף תא הגז):
• חיישני שחרור חלקי (PD): חיישני CT בתדר גבוה או UHF (Ultra-High-Frequency) מזהים אותות של הידרדרות מבודדת בזמן אמת.
• חיישני צפיפות גז וẩm: מעקב מתמיד בשינויים בעומס הגז SF6, צפיפות ובמימן.
• חיישני טמפרטורה: מעקב אחר נקודות עליה חריגה בטמפרטורה בחיבורים מוליכים ובמכלים.
• ​העברת מידע אמינה:​​ נתונים מהחיישנים מועברים בזמן אמת דרך שערי-IoT משובצים באמצעות רשתות אלחוטיות או אופטיות תעשייתיות לאפליקציה של מעקב בענן, כדי להבטיח את העדכניות והשלמות של הנתונים.

​​(2) פלטפורמת ניתוח מבוססת AI:​​

• ​שילוב נתונים גדולים:​​ הפלטפורמה משלבת נתונים של מעקב בזמן אמת עם מידע רב-ממדי כגון רשומות היסטוריות של פעולה/תחזוקה, בסיסי נתונים של תקלות של ציוד דומה ותנאי סביבה ( עומס, טמפרטורה).
• ​מנוע אבחון AI:​​
• חלץ תכונות: מזהה אוטומטית דפוסי PD (למשל, שחרור צף, שחרור פנים), עקומות מגמה של דליפת גז ומפות קורלציה של חריגות טמפרטורה.
• Prognoza על בסיס למידה עמוקה: משתמשת באלגוריתמים כמו LSTM ו-Random Forest לבניית מודלים של prognoza תקלות, מעריך כמותית מדדים של בריאות件数：1个 我将只输出翻译结果，不包含任何前缀、后缀、解释或注释。以下是翻译内容：

  

  1.אתגרים:​​
  טרנספורמטורי מתח מסורתיים (VTs) בתוך ציוד GIS לעתים קרובות דורשים בדיקות ידניות בתדירות גבוהה, מה שמוביל לשלושה נקודות כאב עיקריות:

  • ​גילוי מאוחר של תקלות פוטנציאליות:​​ המבנה הסגור והמדבק עם גז (GIS) הופך את גילוי מוקדם של סימנים ראשוניים לתיקונים כמו שחרור חלקי פנימי (PD), ירידות קלות בצפיפות הגז SF6 ועליה חריגה בטמפרטורה לקשים לגילוי חזותי או באמצעות שיטות קונבנציונליות.
  • ​יעילות תגובה נמוכה:​​ מחזורים ארוכים של בדיקות ידניות (שבועות/חודשים) גורמים לתיקונים פתאומיים כמו התפרקות מבודד או דליפת גז להתרחש ללא אזהרה, מה שגורם להפסקות בלתי מתוכננות.
  • ​עלויות תחזוקה גבוהות:​​ בדיקות מניעתיות ותחזוקה רגילה מצריכות כוח אדם ומשאבים משמעותיים, עם סיכונים של תחזוקה מוגברת ואחת שאינה מספקת.

  ​2. פתרון: מערכת תחזוקה פרדקטיבית מבוססת IoT​
  כדי להתמודד עם האתגרים הללו, הפתרון הזה מגדיר רשת מעקב חכמה המכסה את כל מחזור החיים של GIS-VTs:

  ​​(1) שכבה של חיישנים מקיפה:​​

  • ​הצבת חיישנים בעדינות:​​ הדבקת/הטמעת חיישנים בעדינות לשנייה VT עיקריות (לדוגמה, חיבורים במתח גבוה, ליד מרחבי, גוף תא הגז):
  • חיישני שחרור חלקי (PD): חיישני CT בתדר גבוה או UHF (Ultra-High-Frequency) מזהים אותות של הידרדרות מבודדת בזמן אמת.
  • חיישני צפיפות גז וẩm: מעקב מתמיד בשינויים בעומס הגז SF6, צפיפות ובמימן.
  • חיישני טמפרטורה: מעקב אחר נקודות עליה חריגה בטמפרטורה בחיבורים מוליכים ובמכלים.
  • ​העברת מידע אמינה:​​ נתונים מהחיישנים מועברים בזמן אמת דרך שערי-IoT משובצים באמצעות רשתות אלחוטיות או אופטיות תעשייתיות לאפליקציה של מעקב בענן, כדי להבטיח את העדכניות והשלמות של הנתונים.

  ​​(2) פלטפורמת ניתוח מבוססת AI:​​

  • ​שילוב נתונים גדולים:​​ הפלטפורמה משלבת נתונים של מעקב בזמן אמת עם מידע רב-ממדי כגון רשומות היסטוריות של פעולה/תחזוקה, בסיסי נתונים של תקלות של ציוד דומה ותנאי סביבה ( עומס, טמפרטורה).
  • ​מנוע אבחון AI:​​
  • חלץ תכונות: מזהה אוטומטית דפוסי PD (למשל, שחרור צף, שחרור פנים), עקומות מגמה של דליפת גז ומפות קורלציה של חריגות טמפרטורה.
  • Prognoza על בסיס למידה עמוקה: משתמשת באלגוריתמים כמו LSTM ו-Random Forest לבניית מודלים של prognoza תקלות, מעריך כמותית מדדים של בריאות (HI) והשארת זמן שימוש (RUL).
  • אזהרה מוקדמת מדויקת: prognoza תקלות קריטיות כמו "הידרדרות שחרור פנים מבודד" או "דליפת גז מיקרו בשל הזדקנות טבעת החותם" לפחות 7 ימים מראש, עם דיוק אזהרה מוקדם של יותר מ-92%.

  ​​(3) לוח תחזוקה ויזואלי:​​

  • ​תצוגה פנורמית:​​ מציעה תקציר מצב בריאות רב-מימדי (ציוד GIS, מפרץ, VT יחיד), תומכת בניהול אחד-עצמי של רשומות נכסים, נתונים בזמן אמת, מגמות היסטוריות ומعلومات אזהרה.
  • ​תפוצה אינטליגנטית של פקודות עבודה:​​ מייצרת ומשדרת פקודות תחזוקה מדויקות בהתאם לרמות אזהרה ותוצאות prognoza (למשל, "VT של פאזה A: ממליץ על בדיקת PD מחדש ובדיקה של חותם תוך 3 ימים"), מעדנת את הקצאת המשאבים.
  • ​акום ידע:​​ מייצר באופן אוטומטי דו"חות ניתוח תקלות, בונה בסיס ידע של תחזוקה ותפעול, ומוביל לשיפור מודלים.

  ​3. יתרונות עיקריים​

  מדד	שיפור	ערך ממומש
  ​אמינות הציוד​	≥40% הפחתה בהסתברות תקלות פתאומיות	מניעת הפסקות גדולות, הבטחת יציבות עמוד השדרה של הרשת
  ​יעילות תחזוקה ותפעול​	35% הפחתה בהזמנות תיקונים בלתי מתוכננות	צוות מתמקד באזורים קריטיים, יעילות מוכפלת
  ​עלויות תחזוקה ותפעול​	≥25% הפחתה בעלויות תחזוקה ותפעול כלליות	הפחתת בדיקות בלתי יעילות ותחזוקה מוגברת, אופטימיזציה של מלאי חלפים
  ​זמינות הציוד​	≥99.9% זמינות שנתית כוללת	תמיכה באילוצי אמינות אספקת חשמל גבוהים של הרשת
  ​קבלת החלטות​	קבלת החלטות מדויקת מבוססת נתונים	מעבר מ"תחזוקה מתוכננת" ל"תחזוקה מדויקת", הארכת חיי הציוד

  ​4. מקרה מבחן​

  • ​ cụמיה של ציוד GIS בתחנת מרכז 500kV:​​ לאחר התקנת המערכת, הצליחה לספק אזהרות מוקדמות עבור 3 תקלות פוטנציאליות של VT (2 שחרורים צפים, אנומליה של חותם תא גז), עם מרווחים של 8-14 ימים, והצליחה למנוע אבדות כלכליות משמעותיות. עלויות תחזוקה שנתיות ירדו ב-28%, ותדירות הפסקות בכפייה של הציוד ירדה לאפס.