مراقبة السعة المحلية للمحول
̄ ̄ ̄ ̄16 سبتمبر 2025 2025 08:24:36
- يشير التفريغ الجزئي للمحول (يشار إليه باسم "التفريغ المحلي") إلى وسيط العزل الداخلي للمحول تحت تأثير المجال الكهربائي، المنطقة المحلية لظاهرة التفريغ غير المخترقة، لن يتسبب هذا التفريغ على الفور في انهيار العزل، ولكن وجود العزل على المدى الطويل سيستمر في تدهور مادة العزل، وقد يؤدي في النهاية إلى أعطال خطيرة في العزل، وبالتالي فإن مراقبة التفريغ المحلي هو حماية المحولات لذلك، فإن مراقبة التفريغ المحلي هي الرابط الأساسي لضمان سلامة عزل المحولات.
- يتمثل المبدأ الأساسي لمراقبة تفريغ المحولات في التقاط جميع أنواع الإشارات الفيزيائية المتولدة في عملية التفريغ من خلال أجهزة استشعار خاصة، وتغطي هذه الإشارات الإشارات الكهربائية (مثل التيار النبضي والموجات الكهرومغناطيسية فائقة التردد) والإشارات الصوتية (مثل الموجات فوق الصوتية) والإشارات الضوئية، وما إلى ذلك، ثم من خلال تقنية معالجة الإشارات وتحليلها، واستعادة الحالة الحقيقية للتفريغ، وتوفير الأساس للحكم على الخطأ.
- طريقة التيار النبضي هي تقنية شائعة الاستخدام للكشف عن الإشارات الكهربائية في مراقبة التفريغ المحلي للمحولات، والتي تجمع إشارة التيار النبضي الناتجة عن التفريغ المحلي عن طريق توصيل مقاومة كشف خاصة في سلسلة على طرفي الدائرة الأرضية أو لف المحول. يمكن أن تعكس هذه الطريقة بشكل مباشر حجم شحنة التفريغ المحلي، وحساسية القياس عالية، وهي واحدة من التقنيات السائدة في مراقبة التفريغ المحلي المبكر، وتستخدم على نطاق واسع في اختبار مصنع المحولات والكشف الميداني دون اتصال بالإنترنت، والآن يتم دمجها تدريجياً في نظام المراقبة عبر الإنترنت.
- تهدف تقنية المراقبة بالتردد فوق العالي UHF إلى اكتشاف الموجة الكهرومغناطيسية UHF المتولدة في عملية التفريغ الموضعي (عادة ما يكون التردد في 300 ميجا هرتز - 3 جيجا هرتز). عندما يحدث التفريغ الموضعي داخل المحول، سيكون مصحوبًا بإشعاع كهرومغناطيسي عالي التردد، ويمكن لأجهزة استشعار UHF التقاط هذه الإشارات من خلال النافذة الخاصة على جدار الخزان أو الطريقة المدمجة. تتمتع هذه التقنية بميزة القدرة القوية المضادة للتداخل، ويمكنها أن تتجنب بشكل فعال تأثير تداخل التردد الصناعي وإشارات التداخل الأخرى منخفضة التردد في شبكة الطاقة، وتحديد موقع التفريغ المحلي بدقة.
- تركز تقنية الرصد بالموجات فوق الصوتية على الإشارة فوق الصوتية التي تتكون من الاهتزاز الميكانيكي الناتج عن التفريغ المحلي (يتراوح التردد عمومًا بين 20 كيلو هرتز و 200 كيلو هرتز)، وعادة ما يتم تثبيت أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية في الجدار الخارجي لخزان المحولات، ويتم تحقيق المراقبة من خلال استقبال إشارات الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية التي يطلقها التفريغ المحلي. ونظرًا لأن الموجات فوق الصوتية تنتشر في الوسائط الصلبة عندما يكون التوهين أسرع، يمكن لهذه التقنية أن تحقق تحديدًا أفضل للموقع المكاني للتفريغ المحلي، وعند استخدامها مع تقنية مراقبة الإشارات الكهربائية، يمكنها تحسين دقة الحكم على التفريغ المحلي بشكل كبير.
- تعد معالجة إشارات نظام مراقبة التفريغ المحلي للمحول أمرًا بالغ الأهمية، وغالبًا ما يتم خلط الإشارة الأصلية التي يتم جمعها مع عدد كبير من إشارات التداخل، مثل التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي، وضوضاء اهتزاز المعدات، وما إلى ذلك. ولذلك، من الضروري إزالة التداخل من خلال تقنيات التصفية (مثل التصفية الرقمية، والتصفية التكيفية)، ثم استخدام خوارزميات تضخيم الإشارة، وخوارزميات التعرف على الشكل الموجي لاستخراج المعلمات المميزة لإشارة التفريغ المحلي (مثل سعة النبضة، ووقت الارتفاع، وتكرار التردد)، ووضع الأساس للتحليل اللاحق.
- يعد التعرف على نمط إشارات التفريغ المحلي تقنية رئيسية لتحديد نوع التفريغ المحلي، وتتوافق الأنواع المختلفة من التفريغ المحلي (على سبيل المثال، العزل على طول التفريغ السطحي، وتفريغ فجوة الهواء، وتفريغ الهالة) مع ميزات إشارة مختلفة. ينشئ نظام المراقبة مكتبة من ميزات إشارات التفريغ المحلي، ويعتمد خوارزميات ذكية مثل التعلم الآلي والشبكة العصبية لمطابقة وتحديد ميزات الإشارة المستخرجة، وذلك لتحديد الأنواع المحددة من التفريغات المحلية، ومساعدة موظفي التشغيل والصيانة على تحليل الأسباب الجذرية للأعطال.
- تؤثر حساسية مراقبة التفريغ المحلي للمحول بشكل مباشر على توقيت التحذير من الأعطال، ويجب أن يكون نظام المراقبة عالي الجودة قادرًا على اكتشاف إشارات التفريغ المحلي بشحنة أقل من مستوى عشرات البيكوكوريات (pC). من أجل تعزيز الحساسية، بالإضافة إلى اختيار أجهزة استشعار عالية الدقة، من الضروري أيضًا تحسين مسار نقل الإشارة لتقليل توهين الإشارة، مع استخدام وحدة اكتساب إشارة منخفضة الضوضاء لتقليل تأثير ضوضاء النظام نفسه على نتائج المراقبة.
- تعد وظيفة تحديد موقع التفريغ المحلي جزءًا مهمًا من مراقبة التفريغ المحلي للمحولات، بالنسبة لمحولات الطاقة الكبيرة، يمكن أن يؤدي التحديد الدقيق لموقع التفريغ المحلي إلى تقصير وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل كبير. في الوقت الحاضر، تشمل طرق تحديد المواقع الشائعة الاستخدام طريقة تحديد موقع التفريغ المحلي (من خلال الفرق الزمني بين الإشارات المستقبلة من قبل أجهزة استشعار متعددة لحساب موقع التفريغ المحلي)، وطريقة تحديد موقع مقارنة السعة (وفقًا لفرق السعة بين الإشارات المستقبلة من قبل أجهزة استشعار مختلفة لتحديد منطقة التفريغ المحلي)، كما يتم دمج بعض الأنظمة المتقدمة مع تقنية النمذجة ثلاثية الأبعاد لتحقيق العرض المرئي لموقع التفريغ المحلي.
- يمكن لنظام مراقبة التفريغ المحلي عبر الإنترنت أن يحقق مراقبة متواصلة على مدار 24 ساعة لحالة التفريغ المحلي للمحولات، ويتكون النظام من جزأين: وحدة المراقبة في الموقع ومركز التحليل الخلفي. وحدة المراقبة في الموقع مسؤولة عن الحصول على الإشارات والمعالجة الأولية، وتنقل البيانات إلى الكواليس من خلال الاتصالات السلكية أو اللاسلكية، بينما يقوم مركز التحليل في الكواليس بإجراء تحليل متعمق للبيانات، ويصدر تقرير المراقبة ويرسل رسالة إنذار عندما يكون التفريغ المحلي غير طبيعي، وهو ما ينطبق على معدات المحولات الرئيسية للمحطات الفرعية المهمة.
- تتميز معدات مراقبة LD المحمولة بميزة المرونة العالية وهي مناسبة للفحص المنتظم للمحولات، والتحقيق في الأعطال وغيرها من السيناريوهات. حجم صغير الحجم، سهل الحمل، يمكن تثبيت المعدات مؤقتًا بأجهزة استشعار لجمع إشارات التفريغ المحلي، مع برنامج تحليل خاص لتحقيق معالجة البيانات والتشخيص في الموقع، ويمكنه تحديد ما إذا كان المحول يعاني من مشاكل تفريغ محلية بسرعة، لموظفي التشغيل والصيانة لتوفير الدعم الفوري لاتخاذ القرار.
- يعد التصميم المضاد للتداخل في نظام مراقبة التفريغ المحلي هو المفتاح لضمان موثوقية بيانات المراقبة. هناك عدد كبير من التداخلات الكهرومغناطيسية في بيئة تشغيل نظام الطاقة، مثل تداخل الهالة لخطوط الجهد العالي والإشعاع الكهرومغناطيسي من المعدات القريبة. لهذا السبب، يحتاج النظام إلى اتخاذ تدابير متعددة مضادة للتداخل، بما في ذلك تصميم تدريع المستشعر، وتدريع وتأريض كابل نقل الإشارة، وتصميم التوافق الكهرومغناطيسي لوصلة الحصول على البيانات، بالإضافة إلى مستوى برمجيات خوارزمية تحديد إشارة التداخل ورفضها.
- يمكن أن يوفر تحليل الاتجاه لبيانات مراقبة التفريغ المحلي أساسًا طويل الأجل لتقييم حالة عزل المحولات، من خلال فترة زمنية (مثل أشهر وسنوات) من تتبع بيانات التفريغ المحلي، وتحليل شحنة التفريغ المحلي، والتردد وغيرها من المعلمات للاتجاه. إذا كانت معلمات التفريغ المحلي مستقرة، فهذا يعني أن أداء عزل المحولات جيد؛ إذا بدا أن المعلمات مستمرة في الارتفاع أو التغيير المفاجئ، فهذا يشير إلى أن العزل قد يكون تدهورًا متسارعًا، ويحتاج إلى اتخاذ تدابير التدخل في الوقت المناسب.
- يمكن أن يؤدي التطبيق التآزري لمراقبة التفريغ المحلي وتقنيات المراقبة الأخرى إلى تحسين شمولية تقييم حالة المحولات، على سبيل المثال، الجمع بين مراقبة التفريغ المحلي ومراقبة الغاز في الزيت، عند حدوث التفريغ المحلي، قد ينتج زيت المحولات غازات مميزة (مثل الهيدروجين والأسيتيلين)، ويتآزر نوعا بيانات المراقبة مع بعضهما البعض، ويمكن الحكم بدقة أكبر على نوع الأعطال وشدة الأعطال؛ بالتآزر مع مراقبة درجة الحرارة، يمكن فهم ما إذا كان التفريغ مصحوبًا بظاهرة ارتفاع درجة الحرارة المحلية. وبالإضافة إلى ذلك، مع مراقبة درجة الحرارة، يمكن معرفة ما إذا كان التفريغ المحلي مصحوبًا بظاهرة السخونة الزائدة المحلية، وفهم اتجاه تطور العطل بشكل أكبر.
- يجب تكوين إعداد عتبة الإنذار لنظام مراقبة التفريغ المحلي بشكل فردي وفقًا لنموذج المحول وسنوات التشغيل ومستوى الجهد وعوامل أخرى، قد تؤدي العتبة العالية جدًا إلى إنذارات ضائعة (فقدان أخطاء التفريغ المحلي المبكرة)، وقد تؤدي العتبة المنخفضة جدًا إلى إنذارات خاطئة (زيادة تكاليف التشغيل والصيانة غير الضرورية). عادةً ما تحتاج إلى الجمع بين بيانات اختبار مصنع المحولات وبيانات التشغيل التاريخية والمعايير والقواعد ذات الصلة، لتطوير استراتيجية إنذار علمية ومعقولة، ويمكن أيضًا لجزء من النظام الذكي ضبط العتبة تلقائيًا وفقًا لظروف التشغيل.
- تُعد المعايرة المنتظمة لنظام مراقبة الإشعاع المحلي إجراءً ضروريًا للحفاظ على دقة المراقبة، حيث قد يتغير أداء أجهزة الاستشعار ودقة وحدة التقاط الإشارات مع مرور وقت التشغيل. ولذلك، من الضروري معايرة النظام بانتظام باستخدام مصدر إشارة إشعاع محلي قياسي وفقًا للمعايير ذات الصلة للتحقق من حساسية أجهزة الاستشعار وسلامة رابط نقل الإشارة ودقة خوارزميات معالجة البيانات، وذلك لضمان مصداقية بيانات الرصد.
- بالنسبة للمحولات القديمة، تعتبر مراقبة التفريغ المحلي ذات أهمية أكبر. لقد دخلت مادة عزل المحولات القديمة مرحلة الشيخوخة، واحتمال التفريغ المحلي مرتفع نسبيًا، وقد تكون سرعة تطور العطل أسرع. من خلال تثبيت نظام مراقبة التفريغ المحلي، يمكن فهم عملية تدهور العزل في الوقت الحقيقي، ويمكن التخطيط لخطة الصيانة أو الاستبدال مسبقًا، وذلك لتجنب إغلاق المحولات بسبب فشل العزل وضمان استمرارية إمدادات الطاقة.
- يلعب نظام مراقبة التفريغ المحلي دورًا مهمًا في بناء الشبكة الذكية، باعتباره مكونًا رئيسيًا لمراقبة حالة معدات الطاقة، ويمكن توصيل بيانات المراقبة الخاصة به بنظام التشغيل الآلي المتكامل للمحطة الفرعية أو مركز إرسال الطاقة الإقليمي لتحقيق المراقبة عن بُعد والإدارة المركزية لحالة المحولات. يمكن لمركز الإرسال أن ينسق موارد التشغيل والصيانة وفقًا لبيانات التفريغ المحلية للمحولات المتعددة لتحسين مستوى التشغيل والصيانة الذكي الشامل لشبكة الطاقة.
- يقدم اتجاه تطوير تكنولوجيا مراقبة التفريغ المحلي خصائص ذكية ومتكاملة، فمن ناحية، يستمر تطبيق خوارزميات الذكاء الاصطناعي في تحليل إشارات التفريغ المحلي في التعمق، مثل نموذج التعرف على إشارة التفريغ المحلي القائم على التعلم العميق، والذي يمكن أن يزيد من تحسين دقة الحكم على نوع التفريغ المحلي؛ من ناحية أخرى، تم دمج وحدة مراقبة التفريغ المحلي تدريجياً مع وظائف المراقبة الأخرى للمحول (مثل مراقبة درجة الحرارة والاهتزاز) لتشكيل مراقبة متكاملة متعددة المعلمات. من ناحية أخرى، تم دمج وحدة مراقبة التفريغ المحلي تدريجيًا مع وظائف المراقبة الأخرى للمحول (مثل مراقبة درجة الحرارة والاهتزاز) لتشكيل محطة مراقبة متكاملة متعددة المعالم، مما يقلل من مساحة التركيب وتكلفة المعدات ويحسن الكفاءة الكلية للنظام.
- تحتاج إدارة تشغيل وصيانة نظام مراقبة التفريغ المحلي إلى إنشاء نظام مثالي، بما في ذلك النسخ الاحتياطي المنتظم للبيانات، وفحص المعدات، وإجراءات التعامل مع الأعطال. يحتاج موظفو التشغيل والصيانة إلى أن يكونوا على دراية بمبدأ عمل النظام وطريقة تشغيله، وأن يكونوا قادرين على التعامل مع أعطال نظام المراقبة نفسه (مثل فشل المستشعر، وانقطاع الاتصال)، لضمان استمرار عمل النظام بثبات، وتوفير ضمان قوي للتشغيل الآمن والموثوق للمحول.
