حل حماية مُستند إلى الحاسوب الدقيق للمحولات

1. الخلفية والتحديات الأساسية​
   تعتبر المحولات مكونات أساسية لنظم الطاقة، ويعتبر تشغيلها الموثوق ضروريًا للأمان الشبكي. تواجه الحماية التقليدية للمحولات تحديات تقنية متعددة، بما في ذلك تحديد تيار القصر الداخلي، تمييز التيار الأولي، حماية الحمل الزائد، ومشكلات التشبع للمحولات الحالية (CT). على وجه الخصوص، تكون حماية الفرق النسبي التقليدية عرضة للاضطرابات التوافقية، مما قد يؤدي إلى سوء تشغيل نظام الحماية أو فشلها في العمل، مما يعرض استقرار النظام للخطر بشكل كبير.

​2. نظرة عامة على الحل​
يستعمل هذا الحل تقنية الحماية المعتمدة على الكمبيوتر الدقيق، ويقوم بتجميع عدة تقنيات لتحقيق حماية شاملة للمحولات. يتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية: تقنية حماية الفرق المقيدة بالتوافقيات، نظام الكشف عن التشبع التكيفي للمحولات الحالية (CT)، ونظام الحماية المتكامل لرصد درجة الحرارة بالألياف الضوئية.

​2.1 تقنية حماية الفرق المقيدة بالتوافقيات​
عن طريق استخدام تقنية كبح التوافقية الثانية، تقوم هذه الطريقة بتمييز فعال بين تيار العطل وتيار الإقلاع من خلال رصد محتوى التوافقية الثانية في تيار الفرق. وتتضمن الخصائص الرئيسية:

• عتبة محتوى توافقي قابلة للتعديل (15%-20%) مخصصة لخصائص المحول.
• تحليل توافقي يستند إلى تحويل فورييه لضمان دقة الكشف.
• منطق كبح ديناميكي لمنع سوء تشغيل الحماية.

​نتائج التطبيق:​​ في حالة حماية محول جهد فائق 765kV، خفضت هذه التكنولوجيا معدلات سوء التشغيل بنسبة 82%، مما يعزز بشكل كبير موثوقية الحماية.

​2.2 نظام الكشف عن التشبع التكيفي للمحولات الحالية (CT)​
بناءً على تحليل تشوه شكل التيار ومراقبة الحمل قبل العطل، يقوم هذا النظام بضبط معاملات الكبح بشكل ديناميكي:

• مراقبة حالة التشغيل الفعلية للمحولات الحالية (CT) لتحديد خصائص التشبع.
• استخدام حساب معدل تشوه الشكل لتقييم دقيق للتشبع.
• ضبط ديناميكي لمعاملات الحماية للتأكد من الموثوقية تحت ظروف التشبع.

​مقاييس الأداء:​​ في التطبيقات ذات الجهد الفائق، يضمن هذا الأسلوب التشغيل الموثوق حتى تحت ظروف التشبع الشديدة، مما يقلل زمن التشغيل إلى أقل من 12 ميلي ثانية ويحسن بشكل كبير سرعة الاستجابة للعطل.

​2.3 نظام الحماية المتكامل لرصد درجة الحرارة بالألياف الضوئية​
تُدمج مستشعرات الألياف الضوئية الموزعة في مواقع اللفائف الحرجة للمحول لمراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي:

• قياس مباشر لدرجات حرارة النقاط الساخنة لللفائف بدقة ±1°C.
• مستويات عتبة درجة الحرارة المتعددة (مثل: عتبة التشغيل عند 140°C).
• تكامل مع حماية الفرق لتسريع التشغيل بناءً على درجة الحرارة.
• تفعيل نظام التبريد التلقائي لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

​النتائج العملية:​​ في محطة التحويل، تم تمديد عمر الخدمة للمحول بنسبة 30% ومنع حالات فشل العزل بسبب الحرارة الزائدة.

​3. المزايا التقنية​

1. ​تحسين الموثوقية:​​ تعمل آليات الحماية المتعددة معًا لتخفيف نقص الحماية الواحدة.
2. ​رد فعل سريع:​​ خوارزميات معالجة البيانات عالية السرعة تقلل بشكل كبير من زمن التشغيل.
3. ​قابلية التكيف:​​ تعديل تلقائي لمعلمات الحماية بناءً على ظروف التشغيل.
4. ​حماية وقائية:​​ تمكن مراقبة درجة الحرارة من التنبؤ بالعطل، مما يحول الحماية السلبية إلى الوقاية النشطة.

​4. حالات التطبيق​
تم تنفيذ هذا الحل بنجاح في العديد من مشاريع الجهد الفائق ومحطات التحويل ذات الجهد الفائق 765kV. تظهر بيانات التشغيل:

• معدل التشغيل الصحيح 99.98%.
• انخفاض متوسط زمن تحديد العطل بنسبة 40%.
• انخفاض حوادث سوء التشغيل بأكثر من 85%.
• زيادة كبيرة في عمر الخدمة للمعدات.