نظام مراقبة المحولات عبر الإنترنت

أولاً: مكونات النظام الأساسية

1 - طبقة الاستشعار

• مستشعرات الغاز:: الكشف عن الغازات المميزة (مثل الميثان والإيثيلين والأسيتيلين والأسيتيلين وغيرها) الذائبة في زيت المحولات لتحديد تقادم العزل أو تعطله.
• مستشعر التفريغ الجزئي:: الحصول على إشارات التفريغ الموضعي داخل المحول (خاصية مبكرة لعيوب العزل) عن طريق الموجات فوق الصوتية أو الاقتران الكهرومغناطيسي.
• مستشعر درجة الحرارة:: مراقبة درجة حرارة اللف (مستشعر الألياف الضوئية، ومضاد للتداخل الكهرومغناطيسي)، ودرجة حرارة الزيت (مقاومة البلاتين)، ودرجة الحرارة المحيطة.
• مستشعر مستوى الزيت/مستشعر ضغط الزيت:: راقب مستوى خزان الوقود (لتجنب نفاد الوقود) وضغط الزيت (ليعكس حالة دوران دائرة الوقود).
• مستشعرات التيار / الجهد:: جمع تيار تشغيل المحول والجهد (لحساب معدل الحمل وتحديد حالة الحمل الزائد).
• مستشعرات الاهتزاز:: مراقبة اهتزازات اللب أو اللف (التي تعكس العيوب الميكانيكية مثل الرخاوة والتشوه وما إلى ذلك).

2 - طبقة الحصول على البيانات

• ترشيح الإشارة (لإزالة التداخل الكهرومغناطيسي)، والتضخيم (لتعزيز الإشارات الضعيفة);
• التحويل التناظري إلى رقمي (تحويل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية);
• المعايرة الأولية للبيانات (إزالة القيم المتطرفة).

٣ - طبقة اﻻتصاﻻت

• سلكي: الإيثرنت، والألياف البصرية (للمسافات القصيرة، والنقل عالي النطاق الترددي في المحطات الفرعية)، وناقل RS485 (منخفض التكلفة، ومناعة عالية ضد التداخل);
• لاسلكي: LoRa، وNB-IoT (شبكة WAN منخفضة الطاقة للمناطق النائية)، و5G (وقت فوري عالٍ، يدعم نقل البيانات الضخمة).

4 - طبقة معالجة البيانات والتطبيقات

• قاعدة بيانات شاملة:: تخزين البيانات التاريخية والآنية (مثل MySQL وOracle);
• محرك التحليل:: تحليل اتجاهات البيانات، وتشخيص الأعطال من خلال الخوارزميات (مثل الشبكات العصبية، والنظم الخبيرة);
• واجهة الآلة البشرية (HMI):: تصور حالة المحول (على الويب، على شاشة المراقبة على سبيل المثال) من خلال الرسوم البيانية ورسائل الإنذار، إلخ.

ثانياً - بارامترات الرصد الرئيسية والأهمية

ثالثاً - مبادئ التشغيل

1. الاستشعار في الوقت الحقيقي:: يتم جمع معلمات حالة المحولات بشكل مستمر بواسطة أجهزة الاستشعار (على سبيل المثال بيانات DGA كل 10 دقائق، ومراقبة التفريغ الجزئي في الوقت الحقيقي);
2. نقل البيانات:: ترسل طبقة الاستحواذ الإشارات الرقمية المعالجة إلى مركز البيانات عبر شبكة الاتصالات;
3. التحليل الذكي (الدين):: تقارن المنصة البيانات في الوقت الفعلي مع العتبات القياسية (مثل المبادئ التوجيهية DL/T 722-2014 لتحليل الغازات الذائبة في زيت المحولات والحكم عليها)، وتجمعها مع الاتجاهات التاريخية (مثل معدل نمو تركيز الغاز) للحكم على الحالة;
   • مثال: إذا كان تركيز الأسيتيلين > 5 ميكرولتر/لتر واستمر في الارتفاع، فقد يكون هناك خطأ في تفريغ القوس الكهربائي;
4. الإنذار المبكر واتخاذ القرارعندما تكون المعلمات غير طبيعية، يُطلق النظام إنذارات (صوت وضوء، رسائل نصية قصيرة، ضغط التطبيق) ويعطي اقتراحات تشخيصية (على سبيل المثال، "اقترح إغلاق الغلاف وإصلاحه")، مما يساعد موظفي التشغيل والصيانة في اتخاذ القرار.

رابعا - الوظائف الأساسية

1. المراقبة والتصور في الوقت الحقيقييتم عرض المعلمات (على سبيل المثال منحنى درجة حرارة الزيت، الرسم البياني الدائري لتركيز الغاز) في الوقت الحقيقي من خلال واجهة المراقبة، مما يدعم المراقبة المركزية لأجهزة متعددة;
2. التحذير من الأعطال والتشخيص:: التحذير المبكر من المعلمات غير الطبيعية (مثل "التحذير من ارتفاع درجة حرارة اللف عن درجة الحرارة") وخوارزميات لتحديد نوع العطل (مثل "عطل في الحرارة الزائدة" "تقادم العزل");
3. تقييم الحالة وتوقع العمر الافتراضي:: تقييم صحة المعدات استناداً إلى بيانات طويلة الأجل (على سبيل المثال، "مؤشر الصحة 85/100") والتنبؤ بالعمر المتبقي (على سبيل المثال، "من المتوقع أن تعمل بأمان لمدة 5 سنوات");
4. إمكانية تتبع البيانات التاريخية:: يخزن عدة سنوات من بيانات الرصد ويدعم الاستعلام عن تغيرات البارامترات لفترة زمنية معينة (على سبيل المثال "تحليل ذروة درجات حرارة النفط في صيف 2024");
5. إدارة العمليات عن بُعد:: يمكن لموظفي التشغيل والصيانة التحقق من الحالة عن بُعد عبر الهواتف المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر، مما يلغي الحاجة إلى عمليات التفتيش في الموقع (ينطبق بشكل خاص على المحطات الفرعية البعيدة).

خامساً: سيناريوهات التطبيق

• محطة توليد الكهرباء:: مراقبة المحول الرئيسي (المعدات الأساسية التي تربط المولد بالشبكة);
• (محول) محطة فرعية (محول):: محولات الجهد العالي 110 كيلو فولت وما فوق (مثل المحطات الفرعية 220 كيلو فولت، 500 كيلو فولت);
• مؤسسة صناعية:: محولات المصانع الكبيرة لصناعات الصلب والكيماويات والصناعات الأخرى (لضمان التشغيل المستمر لخطوط الإنتاج);
• المترو:: المحطات الفرعية للجر بالسكك الحديدية عالية السرعة، والمحولات الرئيسية للمترو (لتجنب الأعطال التي تؤثر على حركة السفر).

سادساً - المزايا مقارنة بالاختبارات التقليدية

سابعاً - اتجاهات التنمية

• الاندماج العميق للذكاء الاصطناعي:: تحسين دقة تشخيص الأعطال (على سبيل المثال التفريق بين "التفريغ الجزئي" و"الإشارات المزعجة") من خلال التعلم الآلي (مثل نماذج التعلم العميق);
• تكامل إنترنت الأشياء:: الربط مع نظام مراقبة المعدات الأخرى في المحطة الفرعية (مثل قواطع الدارات الكهربائية والمحولات) لتحقيق تحليلات تعاونية لحالة المحطة بأكملها;
• الاستشعار اللاسلكي واسع الانتشار:: تقليل الأسلاك وانخفاض تكاليف التركيب باستخدام أجهزة الاستشعار السلبية (مثل تكنولوجيا حصاد الطاقة);
• التوأم الرقمييتم إنشاء النموذج الافتراضي للمحول لمحاكاة حالة التشغيل من خلال بيانات الوقت الحقيقي، وذلك لتحقيق إدارة دورة الحياة الكاملة "للربط الافتراضي والحقيقي".