
1. พื้นหลังและความท้าทาย
เครื่องแปลงไฟฟ้าบางส่วนในระบบสายส่งไฟฟ้าปัจจุบันเผชิญกับความท้าทายสำคัญ ด้านหนึ่ง เครื่องมือที่มีอายุการใช้งานยาวนานเริ่มเสื่อมสภาพทางเทคนิค ความเชื่อถือได้ และความปลอดภัย ในขณะเดียวกัน การตรวจสอบและบำรุงรักษาแบบดั้งเดิมเป็นไปอย่างไม่มีประสิทธิภาพ ทำให้การตรวจพบข้อผิดพลาดล่าช้า ความพยายามในการบำรุงรักษาประสบปัญหาค่าใช้จ่ายสูง ความยากในการดำเนินงาน และความยากในการระบุตำแหน่งของข้อผิดพลาด ซึ่งกลายเป็นข้อจำกัดในการเพิ่มประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และความมั่นคงของระบบสายส่งไฟฟ้า ดังนั้น จำเป็นต้องพัฒนาการปรับปรุงอุปกรณ์และรวมวิธีการบำรุงรักษาอัจฉริยะเข้าด้วยกัน
2. โซลูชัน: กลยุทธ์สองขับเคลื่อนสำหรับการอัปเกรดอุปกรณ์และการบำรุงรักษาอัจฉริยะ
ข้อเสนอแนะนี้ใช้กลยุทธ์ที่ผสมผสานระหว่าง "การอัปเกรดฮาร์ดแวร์" และ "การเสริมพลังซอฟต์แวร์" เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ความเชื่อถือได้ และประสิทธิภาพในการบำรุงรักษาของเครื่องแปลงไฟฟ้าสายส่งผ่านการใช้งานเทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างเป็นระบบ
2.1 การอัปเกรดอุปกรณ์หลัก
- ส่งเสริมการใช้ On-Load Tap Changers (OLTC): ค่อยๆ แทนที่เครื่องแปลงไฟฟ้าที่มีอายุหรือไม่ใช่สมาร์ทด้วย OLTC ซึ่งสามารถปรับอัตราส่วนแรงดันโดยอัตโนมัติในเวลาจริงตามการเปลี่ยนแปลงของระบบสายส่ง ทำให้ เพิ่มความมั่นคงและคุณภาพของแรงดัน ได้ดีกว่าเครื่องแปลงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมในการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงของโหลดและการรวมพลังงานหมุนเวียน และลดความเสี่ยงจากการเสียหายของอุปกรณ์หรือการลดโหลดเนื่องจากความไม่มั่นคงของแรงดัน
- ใช้ Gas-Insulated Switchgear (GIS): ให้ความสำคัญกับ GIS มากกว่า Air-Insulated Switchgear (AIS) ในโครงการใหม่หรือการปรับปรุง GIS รวมวงจรเบรกเกอร์ วงจรตัดขาด วงจรต่อกราวด์ เครื่องแปลงไฟฟ้า และวงจรป้องกันแรงดันสูงไว้ในตู้โลหะที่เต็มไปด้วยแก๊สฉนวน ข้อดีหลักๆ ได้แก่:
- ประหยัดพื้นที่: ใช้พื้นที่เพียง 10%-30% ของ AIS ทำให้การใช้ประโยชน์จากพื้นที่สถานีไฟฟ้าเพิ่มขึ้น—เหมาะสมสำหรับศูนย์กลางเมือง พื้นที่จำกัด หรือสถานีใต้ดิน
- ทนทานต่อสภาพแวดล้อม: การสร้างแบบปิดป้องกันฝุ่น ความชื้น ละอองเกลือ และมลพิษ ลดความเสี่ยงจากข้อผิดพลาดภายนอก และปรับตัวได้ดีในสภาพอากาศที่รุนแรง
- ความเชื่อถือได้และปลอดภัยสูง: ลดความเสี่ยงของการเกิดอาร์คและระเบิดอย่างมาก อัตราการชำรุดเสียหายต่ำกว่า AIS มาก ลดภาระงานบำรุงรักษา ทำให้ความปลอดภัยของบุคลากรและอุปกรณ์เพิ่มขึ้น
- เสียงรบกวนและ EMI ต่ำ: โลหะป้องกันลดเสียงรบกวนและสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
2.2 ระบบตรวจสอบสภาพอัจฉริยะ
- การตรวจสอบ Dissolved Gas Analysis (DGA) ออนไลน์: เป็นชั้นเซ็นเซอร์ที่สำคัญ ตัววิเคราะห์แบบเรียลไทม์ที่ติดตั้งในวงจรน้ำมันจะตรวจสอบความเข้มข้นและแนวโน้มของแก๊สที่ละลาย (H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, CO, CO₂)
- คุณค่า: ประเภท ความเข้มข้น และอัตราการผลิตของแก๊สเป็น "ลายนิ้วมือ" ที่ละเอียดสะท้อนข้อผิดพลาดที่ซ่อนอยู่ (เช่น การสลายตัวทางความร้อน การปล่อยประจุบางส่วน/อาร์ค น้ำมันร้อนเกิน) โดยใช้โมเดลวิเคราะห์ (เช่น สามเหลี่ยม Duval, Rogers Ratios) ระบบประเมินสุขภาพโดยอัตโนมัติ ทำให้ เตือนข้อผิดพลาดล่วงหน้าและแม่นยำ (เช่น ความร้อนเกินของวงจร, ข้อผิดพลาดการต่อกราวด์ของแกน, การเสื่อมสภาพของฉนวน) ทำให้การซ่อมแซมเปลี่ยนจากปฏิกิริยาตอบสนองเป็นการป้องกันล่วงหน้าเพื่อป้องกันการล้มเหลวอย่างร้ายแรง
2.3 การบริหารการบำรุงรักษาอัจฉริยะขับเคลื่อนด้วย AI
- แพลตฟอร์มข้อมูลรวม: รวมข้อมูลจากหลายแหล่ง (DGA, การปล่อยประจุบางส่วน, กระแสไฟฟ้าของแกน, ระดับและอุณหภูมิน้ำมัน, การสูญเสียของ bushing) บันทึกอุปกรณ์ ประวัติการบำรุงรักษา และข้อมูลการทำงาน (โหลด, แรงดัน, อุณหภูมิแวดล้อม) เพื่อสร้างดิจิทัลทวินของเครื่องแปลงไฟฟ้า
- การวิเคราะห์ Big Data: ใช้การทำเหมืองข้อมูลเพื่อเชื่อมโยงข้อมูลการตรวจสอบกับสถานะของอุปกรณ์ สร้างโมเดลฐานข้อมูลและระบุความผิดปกติ (โดยเฉพาะในพารามิเตอร์ DGA)
- การวินิจฉัยและตัดสินใจด้วย AI:
- การวินิจฉัยและระบุตำแหน่งข้อผิดพลาด: ขั้นตอนการเรียนรู้ของเครื่อง (เช่น DNNs, SVM, Random Forest) ที่เรียนรู้จากข้อผิดพลาดทางประวัติศาสตร์และองค์ความรู้ของผู้เชี่ยวชาญ ร่วมกับข้อมูลเรียลไทม์ โมเดลสามารถระบุประเภทของข้อผิดพลาด (เช่น ข้อผิดพลาดทางความร้อนหรือทางไฟฟ้า) และระบุตำแหน่งต้นกำเนิด (เช่น วงจร, แกน, ตัวปรับแรงดัน) ช่วยในการแก้ไขปัญหาอย่างรวดเร็ว
- การประเมินสุขภาพและการคาดการณ์อายุการใช้งานที่เหลือ: AI รวมข้อมูลหลายมิติเพื่อวัดคะแนนสุขภาพ (เช่น Health Index) และคาดการณ์อายุการใช้งานที่เหลือ แนะนำการตัดสินใจในการเปลี่ยนอุปกรณ์
- การแจ้งเตือนความเสี่ยงและการปรับปรุงการบำรุงรักษา: ระบบประเมินระดับความเสี่ยงโดยอัตโนมัติและส่งคำเตือน ขั้นตอนการปรับปรุงแนะนำกลยุทธ์การบำรุงรักษาที่เหมาะสม (เช่น การวางแผนการหยุดทำงาน การจัดลำดับความสำคัญของงาน) ตามความเสี่ยง ความสำคัญ และทรัพยากร ข้อผิดพลาดที่ยืนยันแล้วจะกระตุ้นโปรโตคอลการซ่อมแซมโดยอัตโนมัติ
- ฐานความรู้ผู้เชี่ยวชาญ: กราฟความรู้และระบบผู้เชี่ยวชาญที่สร้างขึ้นภายในโครงสร้างองค์ความรู้และมาตรฐานของโดเมน สนับสนุนการตัดสินใจของ AI ที่สามารถอธิบายได้และเพิ่มความน่าเชื่อถือ
3. ประโยชน์ที่คาดหวัง
- ความอัจฉริยะที่เพิ่มขึ้น: รวมฮาร์ดแวร์อัจฉริยะ (การปรับแรงดันอัตโนมัติของ OLTC) เซ็นเซอร์ และ AI เพื่อให้สามารถ "รับรู้เอง วินิจฉัยเอง ตัดสินใจเอง และปรับปรุงตนเอง"
- ความเชื่อถือได้ที่เพิ่มขึ้น: ความเชื่อถือได้โดยธรรมชาติของ GIS/OLTC สูงขึ้น การตรวจสอบด้วย AI ลดการหยุดทำงานที่ไม่คาดคิดโดยการป้องกันข้อผิดพลาดล่วงหน้า
- ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น: การออกแบบของ GIS และการตรวจสอบอัจฉริยะลดความเสี่ยงของการระเบิดและไฟไหม้ การแทรกแซงข้อผิดพลาดล่วงหน้าป้องกันอุบัติเหตุ
- ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่ลดลง: ลดความถี่ของการตรวจสอบด้วยมือ การบำรุงรักษาตามสภาพลดการบำรุงรักษามากเกินไปหรือน้อยเกินไป และเพิ่มประสิทธิภาพของทรัพยากรและอะไหล่ มาตรการป้องกันลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซม
- ประสิทธิภาพในการใช้ทรัพยากร: GIS ประหยัดพื้นที่ การบำรุงรักษาอัจฉริยะเพิ่มการใช้งานอุปกรณ์และบุคลากร
- อายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้น: การจัดการสุขภาพอย่างเชิงรุกชะลอการเสื่อมสภาพของฉนวนและประสิทธิภาพ ทำให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้น
4. ข้อแนะนำในการดำเนินการ