مراقب حمل المحولات

المواصفات الفنية لجهاز مراقبة حمل المحولات وتحليل التطبيقات

الجزء الأول: تعريف المعدات وتحديد مواقعها في شبكة التوزيع

أجهزة مراقبة أحمال المحولات، والمعروفة أيضًا باسم التوزيعمراقبة المحولاتالمحطة الطرفية (TTU)، هي نوع من معدات الحصول على البيانات الذكية ومعدات المعالجة الذكية التي يتم نشرها خصيصًا على الجانب الثانوي لمحولات التوزيع منخفضة الجهد. وهو يوفر دعم البيانات الأساسية لنظام أتمتة التوزيع، ونظام إدارة شبكة التوزيع (DMS) ونظام قياس التسويق من خلال قياس عالي الدقة وعالي التردد في الوقت الحقيقي للمعلمات الكهربائية الرئيسية لتشغيل المحولات. الجهاز هو جهاز استشعار طرفي رئيسي لتحقيق الوعي الشامل بحالة شبكة التوزيع، وتحسين كفاءة التشغيل والصيانة ومستوى تحسين إدارة الأصول.

الجزء الثاني: الضرورة التقنية والأهداف الأساسية للرصد

صُممت المراقبة المستمرة لأحمال محولات التوزيع لمعالجة مشكلة عمى البيانات في نموذج التشغيل والصيانة التقليدي، وتشمل أهدافها التقنية الأساسية ما يلي

1. عامل التحميل وإدارة الحمل الزائد: الحصول في الوقت الحقيقي على القدرة الظاهرة للمحول والتيار ثلاثي الأطوار وحساب نسبة الحمل. يتم تنفيذ إنذارات الحمل الثقيل والحمل الزائد عن طريق تحديد العتبات، مما يوفر أساسًا لاتخاذ القرار لمنع تراكم الإجهاد الحراري وتسارع تقادم العزل والأعطال المحتملة للمعدات الناجمة عن تشغيل الحمل الزائد على المدى الطويل.

2. تحليل عدم الاتزان ثلاثي الأطوار: يراقب باستمرار بيانات التيار والجهد والطاقة ثلاثية الأطوار لحساب عدم توازن التيار بدقة. يساعد التحديد الكمي لحالة عدم الاتزان في توجيه موظفي التشغيل والصيانة في إجراء تعديلات على الأحمال لتقليل خسائر المحولات الإضافية والتيارات المتتابعة الصفرية المفرطة ومخاطر سلامة الخط المحايد الناجمة عن عدم الاتزان.

3. تقييم معايير جودة الطاقة: يتم قياس انحراف الجهد وانحراف التردد وعدم توازن الجهد ثلاثي الأطوار، ويتم تحليل التوافقيات لكل من الجهد والتيار (عادةً من 2 إلى 31 مرة) لحساب التشوه التوافقي الكلي (THD). ويوفر ذلك مؤشرًا كميًا لتقييم درجة تلوث الشبكة بواسطة الأحمال المتصلة وتشخيص التشغيل غير الطبيعي للمعدات.

4. الحساب الهزيل لفقدان الخط للمحطات: من خلال قياس إجمالي الطاقة النشطة عند مخرج المحول بدقة عالية ومقارنتها ببيانات الطاقة الإجمالية لجميع معدات القياس من جانب المستخدم في منطقة المحطة، يمكن فصل وتحليل إجمالي فقد الخط وفقد الخط التقني وغير التقني في منطقة المحطة بدقة.

5. تقييم فعالية الأصول: من خلال تحليل ملفات الأحمال التاريخية وتحديد المحولات التي كانت تعمل بمعامل حمل منخفض (على سبيل المثال <30%) لفترة طويلة من الزمن، يتم توفير مدخلات البيانات لتحليل التشغيل الاقتصادي والاستبدال الأمثل للمعدات (مثل تغيير السعة) في شبكة التوزيع.

الجزء الثالث: تركيبة النظام ومبدأ العمل

تم تصميم جهاز مراقبة حمل المحولات فيزيائيًا كمحطة مدمجة تدمج وظائف القياس والحساب والاتصالات وإمدادات الطاقة.

1. وحدة استشعار القياس:

   • القياس الحالي: تُستخدم محولات التيار الخارجية المفتوحة أو محولات التيار الخارقة للقلب (CTs) للحصول على إشارات التيار الثانوي للمراحل الثلاث (A/B/C) والموصل المحايد (N) بشكل غير تدخلي.يعد اختيار فئة دقة CT ونطاقها شرطًا أساسيًا لضمان دقة القياس.

   • قياس الجهد: يتم تجميع إشارات الجهد ثلاثي الأطوار مباشرةً من أوتاد المحول ذات الجهد المنخفض الخارجة أو عمود التوصيل عن طريق أطراف أمان خاصة.

   • قياس درجة الحرارة: يتم استخدام مستشعر رقمي خارجي لدرجة الحرارة (على سبيل المثال DS18B20)، والذي يتم تركيبه بإحكام على سطح علبة المحول لمراقبة درجة حرارة تشغيل الجسم.

2. وحدة معالجة البيانات وتخزينها: وهو يعتمد على متحكم دقيق 32 بت من الدرجة الصناعية (MCU) كمعالج أساسي. وهو مسؤول عن التحويل التناظري إلى رقمي عالي السرعة (A/D) للإشارات التناظرية التي يتم جمعها في الواجهة الأمامية وحساب عشرات المعلمات الكهربائية في الوقت الحقيقي مثل الجهد، و RMS الحالي، والطاقة، وعامل الطاقة، والمكونات التوافقية، وما إلى ذلك استنادًا إلى خوارزميات علم الطاقة. تُستخدم الذاكرة غير المتطايرة المدمجة (مثل الفلاش) لتخزين البيانات التاريخية وسجلات الأحداث ومعلومات تكوين الجهاز.

3. وحدة الاتصالات: وحدة اتصالات لاسلكية مدمجة من الدرجة الصناعية (مثل GPRS/4G/NB-IoT) أو وحدة ناقل خط الطاقة (PLC)، باتباع مكدس بروتوكول TCP/IP القياسي أو النظام الأساسي الصناعي (مثل DL/T645)، وهي مسؤولة عن اتصال البيانات ثنائي الاتجاه مع النظام الرئيسي الخلفي.

4. وحدة الطاقة: تم تصميمه كمزود طاقة بالتبديل مع مدخلات جهد عريض، ويحصل على طاقة التشغيل مباشرةً من خط A/B/C ثلاثي الأطوار قيد الاختبار دون الحاجة إلى مصدر طاقة إضافي خارجي، مع موثوقية عالية وقدرة على التكيف البيئي.

الجزء الرابع: قائمة بمعايير الرصد الأساسية

الجزء الخامس: المواصفات الفنية الرئيسية

الجزء السادس: الأسئلة الفنية المتداولة (FAQ)

السؤال 1: ما الفرق التقني الأساسي بين هذا الجهاز وبوابة قياس الطاقة للقياس؟
الإجابة: هناك فرق جوهري بين الاثنين من حيث أهداف التصميم والتركيز الوظيفي. جوهر مقياس طاقة البوابة هوالتسوية التجاريةتم تصميمها جميعًا بهدف أساسي هو ضمان أعلى مستويات الدقة المترولوجية والتلاعب بالبيانات والامتثال القانوني. يوجد في قلب جهاز مراقبة حمل المحولات ما يليالمراقبة والتشخيص التشغيلي والتشخيص التشغيليوتتمثل الميزة في توفير معلمات عملية غنية في الوقت الحقيقي، وتحليل جودة الطاقة، وإنذارات الأحداث، ووظائف اتصال مرنة لخدمة تشغيل شبكات الطاقة وصيانتها وإدارتها.

س2: هل يؤثر تركيب محولات التيار المفتوحة (CTs) على دقة القياس؟
الإجابة: صُممت أجهزة التصوير المقطعي المقطعي المحوسب المفتوحة النهايات لتسهيل التركيب المشحون كهربائيًا، ودقتها أقل قليلاً من دقة أجهزة التصوير المقطعي المحوسب المغلقة النهايات من نفس الدرجة، ولكن أجهزة التصوير المقطعي المحوسب المفتوحة النهايات عالية الجودة اليوم (على سبيل المثال، مع نوى سبائك بومو) قادرة أيضًا على تحقيق دقة من الدرجة 0.5 أو حتى أعلى. أثناء التركيب، فإن التأكد من أن أسطح تلامس الفك المقطعي المقطعي المحوسب نظيفة ومغلقة بإحكام وخالية من الفجوات الهوائية هي العملية الرئيسية لضمان تحقيق الدقة الاسمية.

س3: ما هي استراتيجية الإبلاغ عن البيانات لمحطات المراقبة؟ كيف يمكن الموازنة بين الوقت الحقيقي وتكاليف الاتصالات؟
الإجابة: عادة ما تكون سياسات الإبلاغ عن البيانات قابلة للتكوين. يدعم النظام مجموعة متنوعة من الأوضاع: أ) التقارير الموقوتة:: الإبلاغ عن بيانات التجميد على فترات زمنية محددة (كل 15 دقيقة مثلاً)؛ الإبلاغ الناجم عن الحدث:: الإبلاغ الفوري عن الأحداث مثل التجاوزات والإنذارات عند وقوعها؛) استبيان عبر الإنترنت:: يمكن للسيد أن يطلب بنشاط البيانات الحالية في الوقت الحقيقي في أي وقت. وباستخدام مزيج من هذه الأوضاع، يمكن التحكم بشكل معقول في تواتر الإبلاغ المنتظم عن البيانات في إطار فرضية ضمان الطبيعة الآنية للأحداث الحرجة، وبالتالي تحسين تكلفة حركة الاتصالات اللاسلكية.

س4- كيف يتكامل الجهاز مع النظام الأساسي الرئيسي لأتمتة التوزيع أو النظام الأساسي السحابي؟
الإجابة: يتم تحقيق التكامل بشكل رئيسي من خلال بروتوكولات الاتصال الموحدة. تقوم محطة المراقبة، بصفتها الواجهة الأمامية لجمع البيانات، بتغليف البيانات في رسائل تتوافق مع بروتوكولات مثل Modbus أو DL/T 645 أو IEC 60870-5-104، وترسلها إلى المحطة الرئيسية أو بوابة البيانات الخاصة بالمنصة عبر قنوات لاسلكية أو سلكية. تكون خدمة تحليل البروتوكول على جانب المنصة مسؤولة عن استقبال البرقيات وتحليلها، وتخزين البيانات في قاعدة بيانات الوقت الحقيقي/التاريخية لتطبيقات المستوى الأعلى (مثل SCADA وDMS) لاستدعائها وعرضها وتحليلها.