قام فريق دولي من العلماء من روسيا والهند وكرواتيا وإيران بالتحقيق في إمكانيات المراقبة الذكية للشبكات الكهربائية باستخدام أجهزة الاستشعار اللاسلكية واقترح طريقة جديدة لاكتشاف الأخطاء والفشل في عملهم. يمكن استخدام البيانات التي تم الحصول عليها من أجل مراقبة مستوى الجهد وحالة أجهزة قياس الطور في الشبكة والتغلب على انقطاع التيار الكهربائي الذي يحدث في حالة فشلها خلال فترة زمنية قصيرة. تم نشر نتائج البحث في المجلة العلمية ذات التصنيف العالي (Energies (Q2.
استخدام المستشعرات للتخلص من أخطاء نقل البيانات
أجرى علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية دراسة ضمن الاتجاه الحالي في صناعة الطاقة الكهربائية - المراقبة الذكية للشبكات الكهربائية باستخدام أجهزة الاستشعار اللاسلكية. شارك في الدراسة علماء من قسم «محطات الطاقة والشبكات وأنظمة إمداد الطاقة» بكلية هندسة الطاقة في معهد الفنون التطبيقية بجامعة جنوب الأورال الحكومية - دكتوراه في العلوم التقنية ، البروفيسور إيرينا كيربيشنيكوفا والباحث الأول يوفاراجا تيكيرامان. وانضم إليهم لاحقًا العالمان هاريبراسات مانوهاران وراميا كوبوسامي من الهند وسريت نيكولوفسكي من كرواتيا وحميد رضا باجاي من إيران.
يلعب الجهد دورًا مهمًا في نقل الكهرباء. للتحكم فيه ، عادة ما تستخدم أجهزة قياس خاصة تقيس قيمة الجهد وزاوية الطور لجميع العجلات ذات الصلة. ومع ذلك ، في حالة حدوث عطل في هذه الأجهزة ، فسوف يستغرق إصلاحه الكثير من الوقت والمال والعمل. لجعل الشبكة تعمل بذكاء وبدون انقطاع ، فأنت بحاجة إلى جهاز استشعار خاص يراقب تشغيل أجهزة القياس وينقل البيانات إلى نظام مراقبة خاص عبر الإنترنت.
«أظهرت مراجعة الأدبيات الموجودة حول هذا الموضوع أن مسألة مراقبة الشبكة باستخدام أجهزة قياس الطور لم تتم دراستها عمليًا. عند استخدام هذه الأجهزة ، يكون هناك خطأ كبير في البيانات التي تنقلها إلى نظام مراقبة الشبكة. لقد اقترحنا طريقة جديدة لاكتشاف أخطاء البيانات باستخدام مستشعرات الطور باستخدام الانحدار اللوجستي الثنائي. تتيح لك هذه التقنية منع المواقف الحرجة في الشبكة ، على سبيل المثال ، فقدان الطاقة. لقد اتخذنا خطوة جديدة في تطوير الشبكات الذكية ونظام المراقبة الخاص بها»,- أوضحت إيرينا كيربيشنيكوفا.
مشكلة التشغيل عالي الجودة للشبكات الكهربائية موجودة في جميع أنظمة الطاقة في العالم. شارك علماء من أجزاء مختلفة من الكوكب في الدراسة ، لذلك يمكننا القول أن استخدام نتائج العمل سيصبح نقطة انطلاق لمزيد من تطوير اتجاه المراقبة الذكية للشبكات في صناعة الطاقة الكهربائية في مختلف البلدان.
في الصورة: إيرينا كيربيشنيكوفا
محاكاة الكمبيوتر كأداة لتحسين أداء المستشعر
كان عمل العلماء نظريًا ، باستخدام المحاكاة الحاسوبية لإنشاء خوارزمية التحسين والانحدار اللوجستي الثنائي ، وهو نموذج إحصائي خاص للتنبؤ بالاحتمالات ، يعتمد على أجهزة الاستشعار اللاسلكية الذكية.
«تم تطوير الانحدار اللوجستي الثنائي بناءً على مجموعة من أجهزة الاستشعار اللاسلكية الذكية. سيكون نظام المستشعرات المدمج في نقاط أجهزة قياس الطور قادرًا على اكتشاف الأعطال بسرعة وإبلاغ مركز التحكم بها. هذه التكنولوجيا أكثر كفاءة من الأنظمة الحالية ، فهي تعمل في نطاق أوسع من الشبكات المدروسة وتستهلك طاقة أقل ، سواء لأنظمة النقل أو لأنظمة توزيع الطاقة »,- علقت إيرينا كيربيشنيكوفا.
لقد رسم العلماء بالفعل اتجاهات للعمل المستقبلي ، ويعتقدون أن نظام الانحدار اللوجستي الثنائي المطور يمكن توسيعه ليشمل الأنظمة الكهربائية واسعة النطاق لمراقبة أداء الشبكة في الوقت الفعلي ومراقبة مناطق واسعة.
تتمثل المشكلة الرئيسية للعمل المستقبلي في تحديد موقع مجموعة من أجهزة الاستشعار وفصلها في الأماكن التي سيتم فيها تثبيت كتل أجهزة قياس الطور.
يتم توفير النمو في عدد التطورات المحلية وبراءات الاختراع الخاصة بالاختراعات من خلال مشروع «ناوكا(العلم)» الوطني ، والذي ينبغي تنفيذه في روسيا بحلول عام 2024.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هى أحد المشاركين في المشروع 5-100 ، الذي يهدف إلى زيادة القدرة التنافسية للجامعات الروسية بين المراكز البحثية والتعليمية الرائدة في العالم.