Table of Contents

أدوات تصوير بيانات الفوار في الوقت الحقيقي للمهندسين

وتتطور الشبكات الكهربائية بسرعة، وتستلزم المحافظة على الاستقرار رصدا دقيقا في الوقت الحقيقي، وتقوم وحدات قياس درجة الفوار بتوفير قياسات متزامنة للجداول - معروفة بمعدلات متزامنة للأرقام تتراوح بين 30 و 120 عينة في الثانية، وتوفر هذه البيانات العالية الجودة صورة مشتركة متوافقة زمنيا لنظام الطاقة بأكمله، وتحويل مسارات العرض البصري للأشعة الضوئية إلى أدوات استخباراتية قابلة للتنفيذ،

ما هي أدوات تصوير بيانات الفشار؟

أدوات تصوير البيانات بالصور هي برامجيات يمكن أن تحدد بدقة، وعملية، وتصوير قياسات المرحلة الحقيقية من نظام الرصد في منطقة البحر الأبيض المتوسط، وتُشكل هذه البيانات التي تُستخدم في شكل لوحة بيانات مصورة، وتُدرج فيها خرائط مُجردة تبين حجم الترددات وحجم الفولط، ورسوم بيانية مُنَعَة تبين التردد النسبي بين الحافلات والخرائط الأرضية الثابتة التي تُغل فيها الألواح بالألوان.

العناصر الأساسية للنظم الحديثة

وتشمل مجموعة أدوات التصوير المكتملة ثلاث طبقات: اقتناء البيانات (مركزات البيانات الخاصة بوحدة البيانات الخاصة، مثل مركز البيانات المفتوح أو مركز البحوث الخاصة، ومحركات التحليل التي تقارن الكميات المشتقة (معدل التغير، ونسب الرطب)، وطبقة العرض، ويجب أن تعالج طبقة العرض معدلات عالية من التجديد، ومصادر متعددة متزامنة، وعتبات محددة للمستعملين، كما أن العديد من البرامج تشمل قدرات على إعادة التدريب على الاضطرابات التاريخية.

أهم أنواع أدوات التصويب الفعالة

وينبغي للمهندسين الذين يقيِّمون الأدوات أن يبحثوا عن قدرات تعالج الرصد الروتيني والتوعية بالحالة أثناء حالات الطوارئ، كما أن أهم سمات كل منها تترتب عليها آثار عملية.

تبسيط البيانات في الوقت الحقيقي ومراقبة الطوارئ

وتصل بيانات وحدة التفتيش المشتركة كل 16 إلى 33 ملي/ثانية (ل60 هرتز و50 هرتز على التوالي) ويجب أن تجهز أدوات التصويب هذه البيانات وأن تعرضها بأقل قدر من التأخير، وكثيرا ما تكون هذه البيانات مثبتة عند مستوى الـ 100 متر من وحدة الإزالة من أجل الشاشة، وينطوي انخفاض في حالات الاحتياج على الكشف المبكر عن الطلبات السريعة للتحكم في المواقع المغلقة، وتستخدم الأدوات العزلة المحلية، وترتيب للبيانات الحيوية، وتعطيل.

لوحة بيانات تفاعلية وآراء قابلة للتداول

ولا توجد حالتان تشغيليتان متطابقتان، فالأدوات الفعالة توفر أماكن عمل قابلة للتشكيل حيث يمكن للمهندسين أن يسحبوا ويضعوا نماذج منافذ بيانات محددة، وأن يوفّروا مخططات مختلفة للتحليل المستمر والمتصل بالاضطرابات، وتحليلات ما بعد الأحداث، مثلا، يمكن للمستعمل أن يجمع بين مخطط الاتجاهات المتكررة مع عرض للزاوية وخريطة جغرافية مكانية تبين ثلاث مجموعات فرعية ذات صلة.

تحليل البيانات التاريخية والتراجع

فالاضطرابات الخطيرة نادرة ولكنها مؤثرة، إذ إن القدرة على تخزين بيانات عالية الاستبانة (بمعدل الإمساك الكامل) وإعادة التلاعب بالأحداث ذات السرعة القابلة للتعديل لا غنى عنها لتحليل الأسباب الجذرية، وينبغي أن تقدم الأدوات أيضا تحليلا للاتجاهات خلال أشهر أو سنوات لكشف التدهور في عمليات الانحرافات في الصبغة أو زيادة الفولطية، وتتكامل بعض البرامج مع قواعد البيانات التاريخية (مثلا، شركة OSIsoft PI، الحفظ البصري) لتمكينه من التخزين.

رسم الخرائط الجغرافية المكانية

وتساعد صورة للشبكة التي تطل على خريطة جغرافية المشغلين على التعرف فورا على الأنماط المكانية، كما أن مواقع الأدوات الحديثة التي ترسمها وحدة الإزالة باعتبارها علامات تفاعلية، وتلوينها بالكمية الخاضعة للرصد (مثلا، انحراف حجم الطائرة عن الاسم)، وسحب الأسهم من الفالساتل لتحديد الاختلافات العتيقة بين النقاط النائية، كما يمكن أن تبين الخريطة، أثناء حدث يتعلق بالجزر، انفصال خطوط النقل الجغرافية.

نظم الإنذار وكشف الأحداث

أما المراقبة اليدوية لعشرات من مخططات الزمان فهي غير عملية بالنسبة لعملية 24/7، ويجب أن تتضمن أدوات التصور كشف الأحداث التلقائية: العتبات القائمة على انحراف الترددات، أو معدل التغير، أو الفرق بين الزوايا عبر خط، أو الارتداد بالأشعة، ويمكن أن تكون الإنذارات بصرية (مؤشرات الاصطدام، أو نوبات الألوان)، أو أدوات تنبيهية، أو مدمجة مع نظم " SCADA " .

الأدوات الشعبية التي يستخدمها المهندسون

وتوفر السوق حلولا تجارية ومفتوحة المصدر، لكل منها مواطن قوة بالنسبة لسيناريوهات مختلفة للانتشار، وينظر إلى البرامج المعتمدة على نطاق واسع نظرة أوثق.

SIEMENS PSSE

وإلى جانب قدراته المعروفة جيداً في مجال تدفق الطاقة وتقنيات المحاكاة، تشمل هذه الشبكة نموذجاً للتصوير في الوقت الحقيقي يربط مباشرة بأجهزة البث الخاصة بمحطة PMU، وتدعم عروضاً متعددة الوينات، وكميات الترددات، ورسومات فولتاجية، ويمكن أن تولد رسماً بيانياً فورياً للحافلات المختارة.() وكثيراً ما تستخدم المرافق PSSE في التخطيط غير الخطي، لكنها تدمج أيضاً في مراكز التحكم في عمليات التقييم على الإنترنت.

GE Digital’s Grid Solutions

ويقدم الفريق العامل مجموعة من تطبيقات نظام رصد الأرض والأخشاب، بما في ذلك الرصد في الوقت الحقيقي، والكشف عن النسيج، والتصوير في إطار منصة " Alstom-derived " ، وهي أجهزة مصممة خصيصاً جداً ويمكن أن تتفاعل مع وحدات الإزالة الخاصة التابعة للفريق العامل المعني بالنظم العالمية لسواتل الملاحة ومراكز تركيز الأطراف الثالثة.

OpenPDC ' Grid Protection Alliance Tools

(ب) مركز البيانات المفتوح المصدر هو مركز بيانات حر مفتوح المصدر ويشمل أيضاً واجهة للتصوير الأساسي (فيوير) وبالنسبة للمعارض الأكثر تقدماً، يجمع المستعملون بين برنامج تنمية القدرات المفتوحة مع مؤرخ هايستوري مفتوح ومصنف للحدث المفتوح للجنة الاقتصادية لأفريقيا، وهذه الأدوات قابلة للتكثيف عن طريق المزلاجات وخط الطول المتزامن مع التركيز على التركيز على التركيز على البرمجي.

وما زالت شركة MATLAB تمثل أفضل طريقة للرسم والتصوير المصمم حسب الطلب، إذ أن جهاز توليد الطاقة الكهربائية التابع لها والمكونات الكهربائية الحديثة التي تعمل بنظام سيمبودي تتيح للمهندسين كتابة نصوص قياسية تسحب البيانات من وحدات الإزالة بواسطة مجرى الشبكة (مثل بروتوكول IEE C37.118)، ويمكن للمهندسين أن يخلقوا معدلات حرفية متخصصة في العجلات، أو قطع الورد، أو مواصفات.

أدوات أخرى جديرة بالملاحظة

وتوفر تكنولوجيات تكنولوجيا RTDS أجهزة محاكاة رقمية في الوقت الحقيقي ذات قدرات مرئية لاختبار التطبيقات القائمة على نظام PMU، كما يشمل جهاز مراقبة الحركة (مراقب التشغيل الآلي للزمن) جهازا مدمجا في HMI ورسم الخرائط، يستخدم في كثير من الأحيان في الرصد على مستوى الباطن، وفي أوروبا، تنشر منابر مثل PSL و WAMS-NET في مشغلي نظم النقل.

فوائد استخدام أدوات التصويب

ويسفر اعتماد أدوات التصوير المتطور عن تحسينات قابلة للقياس في موثوقية الشبكة وكفاءة المشغلين.

تعزيز الوعي بالحالة

فالتصورات في الوقت الحقيقي تجعل من الممكن رؤية الحالة الدينامية للشبكة عند لمحة، فبدلا من فحص آلاف نقاط الوكالة، يرى المشغل خريطة واحدة ذات ترددات مرمزة باللون، والفروق المترابطة التي تشير إلى هوامش الاستقرار عبر الزمن واضحة على مخططات مبسطة، وقد أظهرت الدراسات أن المرافق التي تستخدم نظام رصد حركة السفن تقلل الوقت اللازم لتشخيص الاضطرابات من دقائق إلى ثانية.

تحسين عملية اتخاذ القرارات

وعندما تُفتح رحلات مولدات أو خط، تظهر بيانات وحدة التفتيش المشتركة التحول الفوري، فبصورة سليمة، يمكن للمشغلين أن يؤكدوا أن تقلص النظام كاف أو اتخاذ إجراءات علاجية قبل نمو الطلقات، وتساعد إعادة العزف بعد الأحداث المهندسين على فهم سبب حدوث إجراءات تلقائية وصقل المبادئ التوجيهية التشغيلية.

زيادة الموثوقية والحد من الوقت

ويسمح الكشف المبكر عن التذبذبات المنخفضة التردد، وانهيار السلائف، وسوء التنسيق في مجال الحماية باتخاذ إجراءات تصحيحية قبل أن يتصاعد الحدث الطفولي إلى حالة انقطاع، وقد أبرزت حالة انقطاع الكهرباء في شمال شرق عام 2003 الحاجة إلى رؤية واسعة النطاق؛ وأدوات التصوير الحديثة تعالج هذه الفجوة مباشرة.

الكفاءة التشغيلية

فالتنبيهات الآلية تقلل من الحاجة إلى مراقبة الخرائط اليدوية المستمرة، ويمكن للمهندسين التركيز على التحليل بدلا من جمع البيانات، وعلاوة على ذلك، تساعد الآراء التاريخية على التخطيط للصيانة عن طريق تحديد المعدات التي تعمل باستمرار بالقرب من الحدود، ونتيجة لذلك، تقل التكلفة التشغيلية وتحسين استخدام الأصول.

التحديات في مجال رؤية بيانات الفوار

وعلى الرغم من أوجه التقدم، يواجه المهندسون عقبات كبيرة عند نشر هذه الأدوات واستخدامها.

حجم البيانات وحياتها

وتنتج وحدة واحدة من وحدات PMU تبث 60 عينة في الثانية من أجل الفولط والحاضر والتواتر والزاوية ما يقرب من 21 ميغابايت في اليوم، وتولد فائدة كبيرة تبلغ 500 وحدة من وحدات الإزالة أكثر من 3.8 من الـ 3 من الـ (تي بي) في السنة من البيانات الخام، ويجب أن تضغط أدوات التصويب وتفهر هذه البيانات دون فقدان القدرة على إعادة اللعب، كما أنها بحاجة إلى معالجة حركة المرور المفاجئة أثناء الاضطرابات التي تحدث فيها بيانات عالية في وقت واحد.

درجة الحرارة والتواؤم

وحتى مع أخذ نظام تحديد المواقع في عينات من الزمن، فإن تأخير الاتصالات (من وحدة مراقبة الحركة إلى مركز العرض) يمكن أن يصل إلى مئات الألف ثانية، ولا سيما شبكات المواصلات الطويلة الأجل أو المكونات من الشبكة الأساسية، ويجب على المهندسين تصميم البنية التحتية للشبكة واختيار برامجيات تصويرية تقلل من درجة الحرارة وتحسبها، وإلا فإن صورة " الزمن الحقيقي " قد تنهار، مما يتسبب في قيام المشغلين بالعمل على بيانات ثابتة.

أمن الفضاء الإلكتروني

وتتزايد نقل بيانات وحدة مراقبة الممتلكات على شبكات شركاء التنفيذ، ويمكن أن يسمح الخرق بتلقي بيانات متزامنة زائفة، كما أن أدوات التصور التي تقبل البيانات من مصادر غير موصولة تحتاج إلى التوثيق والتشفير والتحقق من البيانات، وينبغي أن يكشف التبصر نفسه عن أنماط غير عادية قد تشير إلى حدوث صدمات إلكترونية (مثل القفزات المفاجئة في الزاوية التي لا يمكن استحالة ماديا).

توحيد المعايير وإمكانية التشغيل المتبادل

وقد ساعد معيار إي إي إي إي إي إي إي إي إي إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه

الاتجاهات المستقبلية في تصور بيانات الفشار

الجيل القادم من الأدوات سيعزز الذكاء الاصطناعي، والعرضات المُزخرفة، والمنصات السحابية لتوفير المزيد من الأفكار العميقة.

الاستخبارات الفنية والتحليلات الجاهزة

ويمكن تدريب خوارزميات التعلم الماكنة على بيانات تاريخية عن وحدة التفتيش الخاصة للاعتراف بالسلائف التي تصيب عدم الاستقرار، مثل تزايد الارتفاع في الارتفاع أو تغيير أنماط التخصيب، وستدمج أدوات التصور هذه التنبيهات مباشرة في لوحات الرماية، مما يعطي المهندسين " إمكانية الاضطرابات " إلى جانب بيانات آنية، وعلى سبيل المثال، قد يكشف نموذج للإنذار بأن خطاًاً متقارباً مع الوقت المحدد هو الحد الأقصى للاستقرار.

التوائم الرقمية والتكامل المحاكاة

ويقوم المهندسون ببناء توأم رقمي للشبكة يجمع بين بيانات وحدة الإزالة في الوقت الحقيقي مع المحاكاة القائمة على النموذج، وستظهر برامج التصور ليس ما يحدث فحسب، بل أيضا زيادة متوقعة تبين الولايات التالية المحتملة، وإذا كان التوائم يتوقع حدوث انهيار في غضون 30 ثانية، يرى المشغل تسليط الضوء الأحمر على الخريطة والتدابير المضادة الموصى بها، وسيتطلب إدماج بيانات التأريخ الحقيقي والتقديرات وجود ملامح متطورة.

Augmented and Virtual Reality

ويمكن لرؤوس الرؤوس المبشرة الواقع أن تنفق بيانات على مراحل على معدات الاستبدال المادي، ويرى مهندس في محطة فرعية أن بيانات الفول والزاوية تدور بالقرب من كل كسر، ويمكن للواقع الافتراضي أن ينشئ غرفة مراقبة ثلاثية الأبعاد، حيث تكون جميع البيانات موجودة في مكانها، وتناوبها على مراحل، وتظهر تجارب المختبرات في مجال التعرف على النماذج الافتراضية التي يظهرها المستخدم.

حواسيب السحاب والدخل

وتتيح برامج التصوير المرئية القائمة على التلويث للمزادات وجود مهندسين متعددين ومشغلين في مواقع مختلفة الاطلاع على نفس البيانات في الوقت الحقيقي دون تركيب برامجيات مخصصة، ويمكن للحواسيب أن تؤدي التجهيز الأولي (تنظيف البيانات، وكشف الحوادث) بالقرب من وحدات الإزالة، ولا ترسل سوى مقاييس عالية المستوى إلى السحب من أجل التصوير، مما يقلل من احتياجات النطاق الترددي ويتيح الرصد الموزع عبر جميع الوصلات.

خاتمة

وقد انتقلت عملية تصوير البيانات في الوقت الحقيقي من أداة بحثية متخصصة إلى عنصر أساسي من عمليات الشبكة الكهربائية الحديثة، حيث يكتسب المهندسون الذين يتقنون هذه الأدوات صورة غير مسبوقة في ديناميات النظم، مما يتيح استجابات أسرع للاضطرابات، والتخطيط الطويل الأجل، ويقلل من المخاطر التي تهدد التجاوزات، حيث أن التكنولوجيا تتطور مع تكنولوجيا المعلومات والاتصالات والتكامل السحابي، فإن القدرة على تصور البيانات المتعلقة ببرمجة المتزامنات، ستزداد قوة.