خطوط الكهرباء العلوية متوسطة الجهد مع الموصلات المغطاة

تعتبر الموصلات المغطاة بديلاً للخطوط العلوية ذات الجهد المتوسط ​​المعزز بقلب الألمنيوم في التضاريس الحرجية، كما تعتبر الموصلات المغطاة موثوقة للغاية بسبب نظام العزل (XLPE)، والذي يمنع تيار الدائرة القصيرة في حالة ملامسة المراحل مع الغطاء النباتي المحيط، ومع ذلك؛ فإن عيب عملية الموصل المغطاة هو الاكتشاف الإشكالي لأخطاء المعاوقة العالية.

معاينة خطوط الكهرباء العلوية متوسطة الجهد والموصلات المغطاة

أكبر عيب في استخدام الموصلات المغطاة (CC) على الخطوط العلوية ذات الجهد المتوسط ​​(MV) هو اكتشاف مشاكل أعطال المقاومة العالية (HIFs)، وعندما يتلامس سطح (CC) بشكل مباشر مع جسم له إمكانات كهربائية مختلفة (عادةً ما تكون محيطة بالنباتات أو CC أخرى)، بحيث تظهر التصريفات الجزئية (PD) على سطح غطاء (CC) ويبدأ تيار العطل في التدفق من خلاله.

كما يعد اكتشاف (HIF) أمراً صعباً بسبب القيمة المنخفضة جداً لتيار العطل، بحيث لا يمكن لعنصر البداية لحماية الترحيل الرقمي القياسي اكتشاف هذا النوع من الأخطاء، وعلى المدى الطويل؛ سيؤدي نشاط التفريغ الجزئي إلى فشل العزل؛ مما يؤدي إلى إنشاء اتصال ماس كهربائي أو خطأ أرضي، بحيث يوضح الشكل التالي شجرة ساقطة على خط علوي متوسط ​​الجهد مع (CC).

مراقبة خطوط النقل الكهربائي متوسطة الجهد بشكل دائم

يتم قبول وجود نشاط (PD)، وبشكل عام كأداة موثوقة للمراقبة عبر الاتصال المباشر لنظام عزل (MV)، كما ويمكن تطبيقها على خطوط الطاقة العلوية مع (CC)، وفي مثل هذه الحالة يتم قياس نمط (PD) للمحتوى عالي التردد الكهربائي، وعادةً بواسطة ملفات (Rogowski) أو أجهزة استشعار سعوية مختلفة، بحيث يتناسب جهد خرج ملف (Rogowski) مع شدة المجال المغناطيسي بالقرب من سطح الموصل، كذلك يمكن معالجة الإشارات المكتسبة على سبيل المثال عن طريق تحويل الموجات ويمكن تصنيفها بعدة طرق.

وللكشف عن (HIFs)؛ فإنه تم تطوير جهاز جديد لاكتشاف (PD) على الخطوط العلوية (MV) مع (CC)، بحيث يستخدم هذا الجهاز للكشف عن الفروع وسقوط الأشجار على الخط العلوي، كما يمكن أن يكتشف نشاط (PD) المصاحب لظاهرة (HIF) (عادة ما يكون ناتجاً عن ملامسة CC مع الغطاء النباتي المحيط).

كذلك يستخدم الكاشف ثلاثة محاثات ذات طبقة واحدة (SLI) كمستشعرات، أيضاً يكون مستشعر واحد لكل موصل طور واحد، وعلى عكس ملف (Rogowski)؛ فإن (SLI) حساس لشدة المجال الكهربائي، كذلك؛ فهو يخلق اقتران السعة بـ (CC)، وهذا الكاشف يكون قيد الاستخدام بالفعل في أكثر من (100) موقع في جمهورية التشيك وله نتائج جيدة، ومع ذلك؛ فإن سعره يبطئ تركيبه في مواقع أخرى.

التحفيز القائم على استبدال مستشعرات خطوط الجهد الكهربائي المتوسط

لتقليل سعر الكاشف إلى أدنى مستوى ممكن؛ فقد تقرر اختبار فكرة استبدال ثلاثة مستشعرات (SLI) بمستشعر هوائي سوطي واحد فقط، كما أن هناك عدة أسباب للقيام بذلك، وعلى عكس (SLI)؛ فإنه يمكن تثبيت مستشعر الهوائي بسهولة على خط علوي موجود دون أي تعديلات على (CC) نفسها، كما يمكن أيضاً تثبيته دون فصل الخط العلوي لأنه مستشعر لا يلامس.

كذلك يتطلب الكاشف المزود بمستشعرات (SLI 3) قنوات (DAQ)، بينما يتطلب الكاشف المزود بمستشعر هوائي قناة (DAQ) واحدة فقط، وهذا أيضاً يقلل بشكل كبير من متطلبات نقل البيانات لاسلكياً، وعلاوة على ذلك؛ لا يتطلب مستشعر الهوائي مقسم سعوي (MV) لتشغيله على عكس (SLI).

آلية الحصول على البيانات الخاصة بخطوط الجهد الكهربائي المتوسط

لتطوير خوارزمية، تم جمع البيانات من منصة الاختبار، كما تم تثبيت منصة الاختبار هذه على الخط العلوي (MV) الواقع بالقرب من المنطقة الحرجية، بحيث يبلغ الطول الإجمالي لخط الطاقة الذي تم فحصه (12) كم والمقطع العرضي (50-mm²)، بحيث تقع منصة الاختبار تقريباً في منتصف خط الطاقة ويعتمد مداها على شدة نشاط (PD).

كما تم اختيار هذا الموقع بناءً على الظروف الجوية القاسية والتضاريس الحرجية المحيطة، حيث يمكن توقع معدلات أخطاء أعلى، أيضاً منصة القياس الكاملة لاكتشاف (PD) تكون مثبتة على عمود الخط العلوي، حيث إنه موجود في صندوق في قاعدة القطب ويحتوي على مصدر طاقة ببطارية احتياطية، كذلك (DAQ) بمعدل عينة (20) مللي ثانية / ثانية ووحدة تحكم، بحيث يتيح لنا ذلك فحص الإشارات في طيف تردد يصل إلى (10) ميجاهرتز.

كما تم استخدام (Boni-Whip) كمستشعر هوائي، حيث إنه نوع شائع من هوائي سوطي عريض بأبعاد مدمجة وسعر منخفض، وعند جمع البيانات من المستشعر، وبينما تم استخدام مستشعرات (SLI) للتحقق من البيانات والشرح؛ فقد مكّن ذلك من التحقق من نتائج الكشف باستخدام مستشعر الهوائي.

وخلال كل ساعة، يتم الحصول على إشارة خرج الهوائي بطول (20) مللي ثانية (الطول المكتسب يساوي فترة نظام شبكة قدرة 50 هرتز)، بحيث يتم نقل البيانات المكتسبة عبر شبكة (GSM) إلى الخادم لتصنيفها، وفي المجموع تم الحصول على (26660) إشارة، بحيث تمثل الإشارة فترة (20) مللي ثانية وتتكون من (400000) عينة، وذلك خلال ثلاث سنوات للتحقق من نتائج الكشف.

وصف الإشارات الكهربائية المكتسبة وتحليلها

على عكس الظروف المختبرية، تحتوي الإشارات المكتسبة من بيئة حقيقية على مستويات عالية من الضوضاء، وذلك كما واضح من إشارة الهوائي المكتسبة في الشكل التالي، حيث أن هناك مصادر مختلفة لضوضاء الخلفية هذه، كما يمكن إنشاء إشارة ضوضاء عن طريق البث الإذاعي أو الاضطرابات الجوية أو تبديل إمدادات الطاقة أو عن طريق أنواع أخرى من التفريغ.

ووفقاً لتأثير ضوضاء الخلفية على طيف التردد الكهربائي والمجال الزمني للإشارات المكتسبة؛ فإنه يمكن فصل معظم إشارات الضوضاء في البيانات المرصودة إلى مجموعتين، وهما:

التداخل الطيفي المنفصل (DSI)

تحتوي إشارات الضوضاء في هذه المجموعة عادةً على طيف تردد ضيق وأكثر مصادر هذه الضوضاء شيوعاً في الإشارات المكتسبة هي أجهزة إرسال البث الإذاعي، وأثناء وجود (DSI)؛ فإنه يتم تشكيل نبضات مخطط (PD) على إشارة ضوضاء (DSI)، بحيث يقلل هذا التأثير بشكل كبير من نسبة نمط (PD) واتساع الضوضاء، كذلك يمكن أن تغطي ضوضاء (DSI) ذات السعة العالية نمط (PD) في إشارة، مما يجعل من المستحيل اكتشافها وفقاً لاتساعها.

تداخل النبض العشوائي (RPI)

يحدث هذا التداخل بسبب ظهور أي نبضة غير نسبية لـ (CC) في الإشارة التي تم فحصها. يختلف أصل هذه البقول، كما يمكن أن تكون ناجمة عن البرق أو عمليات التحويل أو التفريغ الكهربائي، كذلك (RPI) هو نوع من التداخل عريض النطاق.

وأخيراً تم تحصيل جميع البيانات المختبرة من الخط العلوي في بيئة حقيقية أثناء تشغيلها المنتظم، حيث مكّن ذلك من إنشاء مجموعة بيانات فريدة من الإشارات بأنواع مختلفة من الضوضاء، بحيث لا يمكن تحقيق ذلك في بيئة معملية، وبفضل المعرفة التفصيلية لخصائص ضوضاء الخلفية؛ تم تصميم خوارزمية بسيطة لاكتشاف نمط (PD) في إشارات الهوائي المكتسبة، بحيث لا يوجد سوى ثلاثة معلمات إدخال للخوارزمية، مما يجعلها قابلة للتكيف بسهولة وفقاً لظروف الضوضاء المحلية.