تحلیل خرابی های متداول UPSهای سامانه های برق اضطراری مترو و تعیین استراتژی نگهداری پیشگیرانه مبتنی بر ریسک

سامانه های برق اضطراری یکی از مهم ترین زیرساخت های پشتیبان در شبکه های مترو شهری هستند و وظیفه آن ها تامین انرژی الکتریکی پایدار برای تجهیزات و سامانه هایی است که قطع تغذیه آن ها می تواند موجب اختلال جدی در عملکرد ایمن و پیوسته شبکه شود. در میان تجهیزات برق اضطراری، منابع تغذیه بدون وقفه یا UPS جایگاه ویژه ای دارند؛ زیرا این تجهیزات در بسیاری از کاربردهای مترو برای تغذیه سامانه های مخابراتی، سیگنالینگ، تجهیزات انتقال داده، سرورها، تجهیزات شبکه و مراکز پردازش اطلاعات مورد استفاده قرار می گیرند.ویژگی مهم این بارها آن است که برخلاف بسیاری از بارهای عمومی، تحمل بسیار محدودی در برابر قطع یا ناپایداری تغذیه دارند و در نتیجه قابلیت اطمینان UPS مستقیما بر قابلیت اطمینان سامانه ای که از آن تغذیه می شود اثر می گذارد. از طرف دیگر، UPS خود از مجموعه ای از اجزای الکترونیک قدرت، مدارهای کنترلی، باتری، شارژر، خازن های DC-Link، سیستم خنک کاری و مسیر Bypass تشکیل شده است و خرابی هر یک از این اجزا می تواند عملکرد کل سامانه را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین اجرای برنامه نگهداری صرفا بر اساس دوره زمانی ثابت نمی تواند در همه شرایط بهترین راهکار برای افزایش قابلیت اطمینان UPS باشد.در این مقاله، حالت های خرابی متداول UPSهای مورد استفاده در سامانه های برق اضطراری مترو مورد بررسی قرار گرفته و عوامل موثر بر خرابی یا کاهش عملکرد اجزای مختلف شامل فرسودگی باتری، افزایش دما، خرابی فن، کاهش ظرفیت خازن ها، خرابی نیمه هادی های قدرت، مشکلات شارژر، خطاهای سیستم کنترل و اختلال در مسیر Static Bypass تحلیل می شوند. سپس با استفاده از روش Failure Modes and Effects Analysis (FMEA)، حالت های خرابی بر اساس شدت پیامد، احتمال وقوع و قابلیت تشخیص ارزیابی شده و اولویت ریسک آن ها تعیین می شود. در ادامه، یک چارچوب نگهداری پیشگیرانه مبتنی بر ریسک ارائه می شود که در آن اهمیت بار متصل، شرایط محیطی، عمر تجهیز، وضعیت باتری، سابقه خرابی، تعداد آلارم ها و سایر شاخص های بهره برداری در تعیین اولویت تعمیرات مورد توجه قرار می گیرند.همچنین ساختار یک مدل MATLAB/Simulink برای بررسی رفتار UPS در شرایط عادی و سناریوهای خرابی مختلف ارائه شده است. در این مدل، اثر خرابی باتری، سیستم خنک کاری و اینورتر بر پارامترهایی نظیر ولتاژ DC-Link، ولتاژ خروجی، جریان بار و عملکرد Bypass بررسی می شود. در نهایت، راهکاری برای حرکت تدریجی از نگهداری زمان محور به سمت نگهداری مبتنی بر وضعیت و ریسک پیشنهاد شده است که می تواند در سیستم های نگهداری و تعمیرات مترو مورد استفاده قرار گیرد و موجب کاهش خرابی های ناگهانی، افزایش قابلیت اطمینان UPS، کاهش تعمیرات اضطراری و استفاده بهینه تر از منابع انسانی و تجهیزاتی شود.

کلیدواژه ها:

مترو شهری ، تحلیل خرابی ، UPS آنلاین ، شبیه سازی.