Toepassing van UAV-tegnologie in sekwensiële beheeroperasies van transformeerposte

Met die vordering van slimnettegnologieë, het sekwensiële beheer (SCADA-gebaseerde outomatiese switsoorgang) in transformasiesentrales 'n kern-tegniek geword om stabiele kragstelselbedryf te verseker. Alhoewel bestaande sekwensiële beheertechnologieë wyd verspreid is, bly uitdagings soos stelselstabiliteit onder komplekse bedryfsomstandighede en toerustinginteroperabiliteit belangrik. Onbemande Lugvaartuig (UAV)-tegnologie, gekenmerk deur sy lenigheid, mobiliteit en kontaklose inspeksievermoëns, bied 'n innoverende oplossing vir die optimalisering van sekwensiële beheeroperasies.

Deur UAV-gebaseerde funksies soos lugpatrouille en real-time toestandmonitoring diep in tradisionele sekwensiële beheersisteme te integreer, kan die beperkinge van handmatige operasies effektief oorkom word, wat presiese, real-time persepsie van toerustingtoestand moontlik maak en die betroubaarheid en intelligensieniveaus van sekwensiële beheer aansienlik verhoog. Navorsing na UAV-toepassings in transformasiesentrale sekwensiële beheer het aansienlike praktiese betekenis vir die voortgang van slimnetontwikkeling.

1. Oorsig van Sekwensiële Beheeroperasies in Transformasiesentrales
1.1 Definisie
Sekwensiële beheer in transformasiesentrales verwys na die outomatiese, stap-vir-stap uitvoering van 'n reeks elektriese toerustingoperasies volgens voorafgedefinieerde prosedures en logiese reëls via 'n outomatiseringbeheersisteem. As 'n voorbeeld neem busoorgang (switsoorgang) operasies: Tradisioneel moet operateurs skakelaars, afsonderaars en ander toerusting een vir een handmatig bedien. In teenstelling daarmee behoort met sekwensiële beheer operateurs slegs 'n enkele omvattende bevel vanaf die monitoringswerkplek te gee; die stelsel voer dan outomaties en akkuraat die hele reeks uit—soos byvoorbeeld die uitskakeling van 'n lynskakelaar gevolg deur die oopmaak van geassosieerde afsonderaars—wat die operasiewerkstroom aansienlik vereenvoudig.

1.2 Tegniese Beginsels
Transformasiesentrale sekwensiële beheer is afhanklik van 'n geïntegreerde outomatiseringsisteem wat uit sleutelkomponente soos 'n toezichtshoof, meet- en beheereenhede, en intelligente eindpunte bestaan. Die toezichtshoof dien as die mens-masjien-koppelvlak, waar operateurbevels ontvang word en omgeskakel word na uitvoerbare beheersignalen. Meet- en beheereenhede versamel voortdurend werklike tyd-operasiedata—soos stroom, spanning, en toerustingposisie—wat beide situasiebewustheid vir operateurs en kritiese insette vir sekwensiële logika-besluite verskaf. Intelligente eindpunte sluit direk aan by primêre toerusting om switsoorgangsoperasies uit te voer en kommunikeer met meet/beheereenhede en ander toerusting via glasvezel of kabels, wat vinnige en akkurate dataoorskuiwing verseker om veilige en doeltreffende sekwensiële beheeruitvoering te ondersteun.

1.3 Voordelige
1.3.1 Verbeterde Operasie-effektiwiteit
In konvensionele transformasiesentrale operasies ly switsoorgangsprosedures onder noemenswaardige ineffisiensies. Byvoorbeeld, tydens 'n 220 kV busoorgang operasie, moet personeel herhaaldelik tussen baie beweeg om toerusting-ID's te verifieer, statusse te bevestig, en skakelaars en afsonderaars handmatig te bedien. As gevolg van menslike beperkings neem 'n enkele volledige operasie tipies 2–3 ure in beslag, wat aansienlike mannekrag verbruik en inherent risiko's van foute dra wat die netdoeltreffendheid beïnvloed.

Met die evolusie van slimnettegnologieë bied sekwensiële beheersisteme 'n transformeerende benadering. Na die ontvangs van 'n bevel vanaf die monitoringsbackend, voer die stelsel outomaties die volledige reeks uit—insluitend toerustingstatusverifikasie, operasietiketvalidering, en switsoorgangsbevels—op millisekondelvlak, gebaseer op voorprogrammeerde logika. Velddata wys dat die gebruik van sekwensiële beheer die 220 kV busoorgangtyd tot minder as 20 minute verlaag—'n meer as 80% verbetering oor tradisionele metodes. Hierdie doorbraak verhoog die netoperasie-flexibiliteit, wat vinnige herkonfigurasie tydens belastingswankelinge moontlik maak en buitengewoon die uitvalduur tydens foute verkort, wat die algehele kragverskaffingbetroubaarheid en -kwaliteit verhoog.

1.3.2 Verhoogde Operasieveiligheid
Handmatige transformasiesentrale operasies is kwetsbaar vir 'n verskeidenheid onvoorspelbare menslike faktore wat verborge veiligheidsrisiko's hê. Operateurwaaksaamheid is krities; vermoeidheid van oornagdiens, byvoorbeeld, kan lei tot etikette verkeerd lees of stappe uit ry uitvoer. Daarbenewens varieer vaardigheidsvlakke onder personeel—nuwe werknemers is verre minder vertroud met komplekse prosedures as ervare personeel—wat die waarskynlikheid van foute verhoog. Onvolledige statistieke dui daarop dat honderde transformasiesentrale toerustingfale en netinsidente jaarliks uit menslike foute ontstaan.

Sekwensiële beheer vestig 'n robuuste veiligheidsbarrière. Voor uitvoering word ingeboude logika-validering rigoureus elke stap teen voorafgedefinieerde veiligheids- en elektriese interlokregels gevalideer. Slegs wanneer alle toestande bevredig is, sal die stelsel voortgaan. Byvoorbeeld, tydens lynenergieëring, verifieer die stelsel outomaties die status van skakelaars en afsonderaars; indien enige anomalië opgemerk word, staak die operasie onmiddellik en aktiveer 'n alarm. Dit verhoed ernstige foute soos die oopmaak van 'n afsonderaar onder belasting of die sluiting van 'n grondskakelaar terwyl dit geënergieër is, wat die risiko van toerustingbeskadiging en netongelukke fundamenteel verlaag, en veiliger, stabielere transformasiesentrale operasies verseker.

1.4 Huidige Toepassingsstatus
Terwyl China voortgaan met sy slimnet-inisiatief, het sekwensiële beheer 'n hoeksteen van moderne transformasiesentrale operasies geword. In nuutgeboude transformasiesentrales is intelligente ontwerp beginsels nou standaard, met sekwensiële beheer as 'n kernfunksionele module geïntegreer. Byvoorbeeld, in Oos-China, het die aannamegraad van sekwensiële beheer in nuutgeboude transformasiesentrales oor die afgelope vyf jaar 95% bereik. In ekonomies ontwikkelde stede soos Shenzhen en Shanghai, is die dekking meer as 80% vir 220 kV en hoër spanning transformasiesentrales, wat die regionale netdoeltreffendheid en veiligheid aansienlik verhoog.

Terselfdertyd gaan die opgradering van ouer transformasiesentrales met intelligente vermoëns ook gestaag vooruit. In Noord-China is 'n 20-jarige 110 kV transformasiesentrale suksesvol opgegradeer met sekwensiële beheervermoëns deur die vervanging van intelligente I/O-eenhede en die modernisering van die toezichtstelsel, wat die operasie-effektiwiteit en -betroubaarheid merkbaar verbeter het.

Wanneer sekwensiële beheer op skaal groei, word tegniese bottelneke in komplekse situasies duidelik. Onder ekstreme weer, meervoudige lynfoute, of onverwagte belastingfluktuasies, moet die stelsel groot hoeveelhede real-time data verwerk en ingewikkelde logika uitvoer, wat kan lei tot reaksievertragings, logika-stokking, of selfs foute aktiwiteite. Verder veroorsaak interoperabiliteitsprobleme tussen toerusting van verskillende vervaardigers—wegens inkonsekwensies in kommunikasieprotokolle, dataformate, en koppelvlakstandaarde— dikwels abnormal dataoorsending of vertraagde bevelantwoorde, wat die gladheid en akkuraatheid van sekwensiële operasies ondermyn.

Om hierdie uitdagings te aanspreek, volg die kragbedryf 'n dubbelgespoorbenadering: tegnologiese innovering en standaardisering. Tegnies word algoritmes geoptimaliseer om data-verwerking en besluitvorming onder komplekse omstandighede te verbeter. Op die standaardfront fokus pogings op die eenmaking van kommunikasiekoppelvlakke en -protokolle om kruisvervaardiger interoperabiliteit te verbeter.

In hierdie konteks bied UAV-tegnologie—met sy buigsame bestuurbaarheid, verskillende sienhoeke, en nie-kontakte sensering—'n innoverende pad om sekwensiële beheer te versterk. Tydens sekwensiële operasies kan UAV's real-time dinamiese monitering van toerustingstatus uitvoer deur multispektrale beeldvorming, infrarood termografie, en ander gevorderde tegnieke, wat presiese parameterverwerving en vinnige anomaliedeteksie moontlik maak. Hierdie real-time terugvoer ondersteun effektief slimmer besluitneming in sekwensiële beheersisteme, wat die intelligensie en betroubaarheid van kragroosteroperasies verhoog.

2. Toepassing van UAV-tegnologie in substation sekwensiële beheer
2.1 Bou van 'n 3D-realiste model van die substation deur gebruikmaking van UAV-tegnologie
Die integrasie van UAV-tegnologie om 'n hoëakkurate 3D-digitale tweeling van 'n substation te konstrueer, verteenwoordig 'n hoogs innoverende en praktiese vooruitgang in sekwensiële beheer. Uitgerus met hoëpresisie-opnamekameras, kan UAV's omvattende lugopnames vanaf verskillende hoogtes en hoeke uitvoer, wat sowel die algemene indeling as die fyn detail van kritieke toerusting vang. Dit genereer 'n ryk dataset van hoëresolusiebeelde wat essensieel is vir akkurate 3D-modellering. Om datakonsekwentie en geometriese akkuraatheid te verseker, moet vlugmissies streng aan spesifieke UAV-operasieparameters hou, soos in Tabel 1 gedetailleer.

Van hierdie parameters word die vlughoogte ingestel op 120 m—n hoogte wat verseker dat die UAV beelde van die hele transformatorstasie oorbrug terwyl dit genoegsaam detailklarheid handhaaf. Die vlugspoed word tussen 2–5 m/s beheer om die UAV stabiel te hou tydens vlug en om bewegingswaai uit te skakel as gevolg van te hoë spoed. Die blootstellingsinterval is ingestel op 2–3 sekondes, wat konsekwente beeldhelderheid en betroubare kwaliteit onder verskillende beligtingsomstandighede moontlik maak.

'n Voorwaartse oorvleueling van 85% en 'n sidaan oorvleueling van 75% verseker voldoende oorvleuelende areas tussen naastliggende beelde, wat die nodige redundansie bied vir volgende beeldverbinding en 3D-modellering. Die fokuspunt van die kamera lens varieer van 35 tot 50 mm, gekoppel met 'n hoë-resolusie sensor van 6,048 × 4,032 pixels, wat effektief fyn detail van verskeie transformatorstasie toerusting vasvang. Daarbenewens verseker 'n grondsteekproefafstand (GSD) van 1.5 cm/pixel dat elke pixel presies ooreenstem met 'n werklike afmeting op die grond, wat ruimtelike akkuraatheid aansienlik verhoog.

Deur streng aan hierdie vlugparameters vas te hou, verkry die UAV hoëkwaliteitbeelde wat—na verwerking deur professionele fotogrammetrie sagteware wat insluit beeldverbinding, fusie, en 3D-herkonstruksie—'n hoogs realistiese en gedetailleerde 3D digitale tweeling van die transformatorstasie lewer. Hierdie model bied intuïtiewe en akkurate ruimtelike verwysinginligting vir sekwensiële beheeroperasies, wat operateurs in staat stel om die toerustinglayout en -status duidelik te begryp, en dus 'n stevige grondslag vir die presiese uitvoering van outomatiese skakelsekwensies te vestig.

2.2 Implementering van “Dubbele Bevestiging” vir Skakeelaarposisie in Transformatorstasies
Die “dubbele bevestiging” toestel vir skakeelaars dien as 'n kritieke komponent vir die bevestiging van skakeelaarposisie. Dit maak gebruik van sensore wat direk op die primêre meganiese bedieningsmekanisme gemonteer is om die werklike skakeelaarstatus te moniteer. Die stelsel het twee mikroskakeelaars: die tweede mikroskakeelaar is direk gekoppel aan die sensor en verantwoordelik vir die insameling van die werklike fisiese posisie van die skakeelaarblad. Die ingesamelde sein word via die sensor na 'n seinontvanger gestuur, wat dan die data na die transformatorstasie se meet- en beheerstelsel voorstuurst. Hierdie gesloten lus transmissiemechanisme maak real-time, hoëgetroue opsporing van skakeelaarposisies moontlik, wat betroubare posisionele bevestiging vir sekwensiële beheeroperasies bied.

As die sentrale knoppunt ontvang die transformatorstasie se meet- en beheereenheid seine van beide die eerste mikroskakeelaar (meganiese terugvoer) en die verwerkde sein van die tweede mikroskakeelaar (sensor-gebaseerde terugvoer). Na die integrasie en bevestiging van hierdie dubbele insette, stuur die eenheid die gekonsolideerde statusdata na die sekwensiële beheerhoofrekenaar. Gelyktydig voer 'n anti-foutbehandelingshoofrekenaar 'n kruisverifikasie uit van alle operasiekommandos wat deur die sekwensiële beheerhoofrekenaar uitgereik word. Slegs nadat hierdie anti-foutverifikasie slaag, kan die sekwensiële operasie voortgaan.

Hierdie “dubbele bevestiging”-mechanisme elimineer tegnies risiko's geassosieer met enkel-punt seinfoute of misbeoordeling, wat die betroubaarheid van skakeelaarposisie-opsporing aansienlik verbeter. In werklike situasies—of dit nou gewone skakeloperasies is of noodmaatreëls—verseker die dubbele bevestiging skakeelaar dat operateurs altyd akkurate posisie-inligting ontvang, wat effektief foutbehandeling voorkom en die veiligheid en stabiliteit van sekwensiële beheersisteme versterk.

2.3 Praktiese Toepassing
In 'n uitbreidingsprojek by 'n 110 kV transformatorstasie het die integrasie van nuwe toerusting in die bestaande sekwensiële beheersisteem aansienlike uitdagings voorgestel—uitdagings wat effektief deur UAV-tegnologie aangespreek is. Operateurs het UAVs ingespan volgens streng vlugparameters: 'n vlughoogte van 120 m het volledige oorvleueling van die transformatorstasie verseker terwyl dit toerustingvlak detail behou het; 'n vlugspoed van 2–5 m/s het platformstabiliteit gehandhaaf vir skerp beelde; en 'n blootstellingsinterval van 2–3 sekondes het aan veranderende ligtoestande aangepas om hoëkwaliteitfoto's te verseker. Met 85% voorwaartse oorvleueling en 75% sidaan oorvleueling het die datastel voldoende redundansie gebied vir robuuste fotogrammetriese verwerking.

Deur gevorderde fotogrammetrie en 3D-modelleringstegnieke is die hoëresolusie UAV-beelde omgevorm tot 'n akkurate 3D digitale tweeling van die transformatorstasie. Hierdie immersiewe ruimtelike model het die operasieteam in staat gestel om die ruimtelike verhoudings tussen erfenis- en nuut geïnstalleerde toerusting presies te analiseer. Tydens simulasie van sekwensiële beheerprosedures het operateurs die model gebruik om optimale operasiepadbinne voor te beplan en doelwittoerusting akkuraat te identifiseer deur middel van presiese geospasiale koördinate—wat die inbeddingsyd van nuwe toerusting aansienlik verminder het.

In praktyk het hierdie benadering die projekspan in staat gestel om die integrasie en inbedding van die sekwensiële beheersisteem drie dae vroeg te voltooi. Dit het nie net die algehele projektydlyn verkort nie, maar het ook die oorgang van die transformatorstasie na intelligente operasie versnel, en 'n solide grondslag vir sy veilige en betroubare langtermynprestasie vestig.

In die dagelikse sekwensiële beheeroperasie- en instandhoudingssituasies van hierdie 110 kV transformatorstasie, dien die skakeelaar “dubbele bevestiging”-mechanisme as die kernveiligheidsmaatregel vir operasieveiligheid en -doeltreffendheid, terwyl UAV-tegnologie sterke bystand bied. As 'n voorbeeld neem ons 'n nagnoodgeval van 'n sekwensiële beheeroperasie: nadat operateurs 'n skakeelaar-openingskommando vanaf die sekwensiële beheerhoofrekenaar uitgereik het, aktiveer die “dubbele bevestiging”-toestel onmiddellik sy presiese seintransmissie- en -verifikasie-mekanisme. Die twee mikroskakeelaars binne die toestel stuur die skakeelaarbladposisieseine in real time na die transformatorstasie se meet- en beheereenheid. Hierdie eenheid integreer en verwerk die seine voordat dit na die sekwensiële beheerhoofrekenaar gestuur word. Gelyktydig voer die anti-foutbehandelingshoofrekenaar logika-gebaseerde verifikasie van die operasiekommando uit; slegs nadat die anti-foutbehandelingshoofrekenaar die kommando as geldig bevestig, kan die openingsoperasie uitgevoer word.

Tydens hierdie proses speel die UAV ook 'n aansienlike rol. Deur gebruik te maak van sy lenige vlugvermoë, voer die UAV real-time, alomvattende monitering van transformatorstasietoe-rusting uit—met spesifieke fokus op die skakeelaararea. Terwyl die “dubbele bevestiging”-toestel besig is, stuur die UAV live videofeeds van die terrein terug na die beheervertrek, wat operateurs 'n addisionele visuele verwysing gee om die operasieakkuraatheid verder te verseker.

In vergelyking met tradisionele handmatige aan die plaatse verifikasie, verminder hierdie geïntegreerde benadering die operasietyd van die oorspronklike 10 minute tot net 3 minute, wat doeltreffendheid aansienlik verbeter. Belangrikker nog, dit elimineer effektief die risiko van foute oordeel as gevolg van swak beligting en operatorvermoeidheid tydens naghandmatige inspeksies.

3.Gevolgtrekking
UAV-tegnologie het innoverende deurbraaks in substation sekwensiële beheeroperasies gebring. Deur 3D-realitiese modelle te konstrueer, verhoog dit effektief die doeltreffendheid van die integrasie van nuwe toerusting in sekwensiële beheersisteme en versnel projekimplementering. Wanneer dit sinergies met die disconnector “dubbele bevestiging” toerusting werk, verbeter UAV's aansienlik die veiligheid en akkuraatheid van toerustingoperasies. As UAV-tegnologie voortgaan evolueer en meer diep geïntegreer word met sekwensiële beheersisteme, bied dit hoop om verdere uitdagings soos aanpasbaarheid onder komplekse bedryfsomstandighede en toerustinginteroperabiliteit aan te spreek, en bevorder voortdurend substationoperasies na groter intelligensie en betroubaarheid, en verskaf sterk tegniese ondersteuning vir die stabiele en doeltreffende operasie van kragstelsels.