Ang Paggamit sa Teknolohiya sa UAV sa Pagsunod-sunod nga Paghimo sa Kontrol sa Substations

Tungod sa pagpadayon nga pag-ukoy sa teknolohiya sa smart grid, ang sequential control (automated switching batas SCADA) sa mga substation naging usa ka core teknik aron masigurado ang stable nga operasyon sa sistema sa kuryente. Bisag naa na ang wide deployment sa existing sequential control technologies, ang mga hamong kasagaran sa stability sa sistema sa kompleks nga kondisyon sa operasyon ug interoperability sa mga equipment adunay siguradong importansya. Ang teknolohiya sa Unmanned Aerial Vehicle (UAV)—na gipangitaan og agility, mobility, ug non-contact inspection capabilities—naghatag og bag-ong solusyon aron mapahimulos ang sequential control operations. 

Sa pagsulbar sa mga function sa UAV sama sa aerial patrol ug real-time condition monitoring sa tradisyonal nga sequential control systems, mahimong makab-ot ang mga limitasyon sa manual nga operasyon, naghatag og precise, real-time nga perception sa status sa equipment ug naka-enhance ang reliability ug intelligence level sa sequential control. Ang pagtumong sa mga aplikasyon sa UAV sa sequential control sa substation mayda substantial nga praktikal nga importansya para mapadayon ang pag-ukoy sa smart grid.

1.Overview of Sequential Control Operations in Substations
1.1 Definition
Ang sequential control sa substation gituyokan isip ang automated, step-by-step execution sa series sa electrical equipment operations batasan pre-defined procedures ug logical rules pinaagi sa automation control system. Tumongon sa bus transfer (switching) operations isip e.g.: tradisyonal, ang mga operator dugay pa man ang mag-operate sa circuit breakers, disconnectors, ug uban pang devices one by one. Sa katitikan, pinaagi sa sequential control, ang mga operator bisan unsa kinahanglan mo-issu og single comprehensive command gikan sa monitoring workstation; ang sistema mao ang automatic ug accurate nga execute ang tanang sequence—same ra ni tripping sa line circuit breaker followed by opening associated disconnectors—greatly simplifying the operational workflow.

1.2 Technical Principles
Ang substation sequential control gi-depende sa integrated automation system composed sa key components sama sa supervisory host, measurement and control units, ug intelligent terminals. Ang supervisory host nag-serve isip human-machine interface, receiving operator commands ug converting them into executable control signals. Ang measurement and control units continuously collect real-time operational data—such as current, voltage, ug equipment position—providing both situational awareness for operators ug critical inputs for sequential logic decisions. Ang intelligent terminals interfacing directly with primary equipment to perform switching operations ug communicate with measurement/control units ug uban pang devices pinaagi sa fiber optics or cables, ensuring fast ug accurate data transmission to support safe ug efficient sequential control execution.

1.3 Advantages
1.3.1 Improved Operational Efficiency
Sa conventional substation operations, ang switching procedures adunay notable inefficiencies. Pinaagi sa e.g., sa 220 kV bus transfer operation, ang personnel dugay pa man ang mag-move between bays to verify equipment IDs, confirm statuses, ug manually operate breakers ug disconnectors. Tungod sa human limitations, ang single complete operation typically takes 2–3 hours, consuming considerable manpower ug carrying inherent risks of error that impact grid efficiency.

Pinaagi sa evolution sa smart grid technologies, ang sequential control systems offer a transformative approach. Upon receiving a command from the monitoring backend, ang sistema automatically executes the full sequence—including device status verification, operation ticket validation, ug switching commands—at millisecond-level speed based on pre-programmed logic. Field data show that using sequential control reduces the 220 kV bus transfer time to under 20 minutes—a more than 80% improvement over traditional methods. This breakthrough enhances grid operational flexibility, enabling rapid reconfiguration during load fluctuations ug significantly shortening outage durations during faults, thereby improving overall power supply reliability ug quality.

1.3.2 Enhanced Operational Safety
Ang manual substation operations vulnerable to numerous unpredictable human factors that pose hidden safety risks. Operator alertness is critical; fatigue from overnight shifts, for example, can lead to misreading labels or executing steps out of sequence. Additionally, skill levels vary among personnel—new hires are far less familiar with complex procedures than seasoned staff—increasing the likelihood of mistakes. Incomplete statistics indicate that hundreds of substation equipment failures ug grid incidents annually stem from human error.

Sequential control establishes a robust safety barrier. Before execution, built-in logic validation rigorously checks each step against predefined safety ug electrical interlock rules. Only when all conditions are satisfied will the system proceed. For example, during line energization, the system automatically verifies the status of breakers ug disconnectors; if any anomaly is detected, the operation halts immediately ug triggers an alarm. This prevents severe errors such as opening a disconnector under load or closing a grounding switch while energized, fundamentally reducing the risk of equipment damage ug grid accidents, ug ensuring safer, more stable substation operations.

1.4 Current Application Status
Tungod sa China continues to advance its smart grid initiative, ang sequential control has become a cornerstone of modern substation operations. Sa newly constructed substations, ang intelligent design principles are now standard, with sequential control integrated as a core functional module. For example, sa East China, ang adoption rate of sequential control sa new substations over the past five years has reached 95%. Sa economically developed cities like Shenzhen ug Shanghai, coverage exceeds 80% for 220 kV ug higher voltage substations, significantly boosting regional grid efficiency ug safety.

Meanwhile, retrofitting older substations with intelligent capabilities is also progressing steadily. Sa North China, a 20-year-old 110 kV substation was successfully upgraded with sequential control functionality through replacement of intelligent I/O units ug modernization of the supervisory system, markedly improving operational efficiency ug reliability.

Gayunpaman, samtang ang pagkakasunod-sunod nga kontrol nagdako, ang teknikal nga botengon sa komplikado nga mga panghitabo nagsilabaw. Sa ekstremo nga panahon, multi-line nga mga sayop, o bigla nga paglihis sa load, ang sistema kinahanglan mobati og dako nga real-time nga datos ug ipatuman ang makomplikado nga logika, nga maaaring moadto sa pagpadayon sa pagresponde, paghigad sa logika, o medyo nga mga aksyon. Gihapon, ang mga isyu sa interoperability tali sa mga equipment gikan sa uban-uban nga vendors—tungod sa pagkakaiba sa mga protocol sa komunikasyon, format sa datos, ug pamantaran sa interface—mahimong magresulta sa abnormal nga transmision sa datos o pagpadayon sa pagresponde sa mga command, nga nagpapahina sa smoothness ug akto nga pagoperar sa sunod-sunod nga operasyon.

Arangkada sa pag-atas sa mga hamubo, ang industriya sa kuryente nagpursige sa duha ka riles nga solusyon: teknikal nga pagbag-o ug standardization. Teknikal, ang mga algoritmo gi-optimize aron mapalambo ang pagproseso sa datos ug pagdesisyon sa komplikado nga kondisyon. Sa front sa standards, ang mga pwerahan direkta sa pag-unify sa mga interface sa komunikasyon ug protocols aron mapalambo ang cross-vendor nga interoperability.

Sa konteksto niini, ang teknolohiya sa UAV—nga naghatag og flexible nga manobrabilidad, diverse nga mga angle sa pagtan-aw, ug non-contact nga sensing—nagpakita og bag-ong agianan para mapalambo ang pagkakasunod-sunod nga kontrol. Sa wala sa pagkakasunod-sunod nga operasyon, ang UAVs makapahimo og real-time nga dynamic monitoring sa status sa equipment gamit ang multispectral imaging, infrared thermography, ug uban pang advanced nga teknik, nga nag-enable sa precise nga acquisition sa parametro ug rapid anomaly detection. Kini nga real-time nga feedback maayo nga suporta sa mas smart nga pagdesisyon sa mga sistema sa pagkakasunod-sunod nga kontrol, nga nag-elevate sa intelligence ug reliability sa operasyon sa power grid.

2. Paggamit sa Teknolohiya sa UAV sa Substation Sequential Control
2.1 Pagbuhat og 3D Realistic Model sa Substation Gamit ang Teknolohiya sa UAV
Ang integrasyon sa teknolohiya sa UAV aron makabuo og high-fidelity 3D digital twin sa substation usa ka highly innovative ug praktikal nga advancement sa sequential control. Equipado ngadto sa high-precision survey-grade nga mga camera, ang UAVs makapahimo og comprehensive aerial surveys gikan sa multiple altitudes ug angles, nga nakakuha sa tanang layout ug fine details sa critical nga equipment. Kini nag-generate og rich nga dataset sa high-resolution nga mga imahe nga essential aron accurate 3D modeling. Aron matugutan ang data consistency ug geometric accuracy, ang flight missions kinahanglan strict nga sumala sa specified UAV operational parameters, tungod kay detalyado sa Table 1.

Tali sa mga parameter, ang gitas-on sa paglupad gihatag sa 120 m—usa ka gitas-on nga nasegurohan nga masakop sa UAV ang imahe sa tibuok substation samtang nagpadayon sa igo nga kahinlo sa detalye. Ang bilis sa paglupad gikontrolar tali sa 2–5 m/s aron mapabilin ang kahusayan sa UAV samtang naglupad ug likayan ang pag-uyog tungod sa sobra nga bilis. Ang eksposyur nga agwat gihatag sa 2–3 segundo, nga makahimo og parehas nga kahayag sa imahe ug kasaligan nga kalidad ilawom sa nagkalainlain nga kondisyon sa suga. 

Ang 85% nga overlap sa atubangan ug 75% nga overlap sa kilid nasegurohan ang igo nga overlapping nga bahin tali sa sunod-sunod nga mga imahe, nga naghatag og gikinahanglan nga redundansiya alang sa sunod nga image stitching ug 3D modeling. Ang focal length sa camera lens anaa sa taliwala sa 35 ngadto sa 50 mm, nga gipares sa taas nga resolusyon nga sensor nga 6,048 × 4,032 pixels, nga epektibo nga nakakuha sa gamay nga detalye sa lain-laing kagamitan sa substation. Labut pa, ang ground sampling distance (GSD) nga 1.5 cm/pixel nasegurohan nga ang matag pixel eksaktong tumoy sa tinuod nga dimensyon sa yuta, nga daku nga nagdugang sa spatial accuracy.

Pinaagi sa hugot nga pagsunod sa mga parameter sa paglupad, ang UAV makakuha og imahe nga taas nga kalidad nga—human sa proseso pinaagi sa propesyonal nga photogrammetry software nga naglakip sa stitching, fusion, ug 3D reconstruction—makahimo og taas nga realistiko ug detalyado nga 3D digital twin sa substation. Kini nga modelo naghatag og intuwitibo ug eksaktong spatial reference nga impormasyon alang sa sunod-sunod nga control operations, nga makapahibalo sa mga operator mahitungod sa layout ug estado sa kagamitan, busa nagtukod og lig-on nga pundasyon alang sa eksaktong pagpatuman sa automated switching sequences.

2.2 Implementasyon sa “Dual Confirmation” alang sa Posisyon sa Disconnector sa Substation
Ang “dual confirmation” nga aparato alang sa mga disconnector nag-alagad ingon usa ka importante nga komponente alang sa pag-verify sa posisyon sa switch. Kini gigamit ang mga sensor nga direkta nga gipabutang sa primary mechanical operating mechanism aron bantayan ang aktuwal nga estado sa disconnector. Ang sistema adunay duha ka micro-switch: ang ikaduhang micro-switch direktang konektado sa sensor ug responsable sa pagkuha sa tinuod nga pisikal nga posisyon sa blade sa disconnector. Ang natipon nga signal gipadala pinaagi sa sensor ngadto sa usa ka signal receiver, nga dayon mopasa sa datos ngadto sa measurement and control system sa substation. Kini nga closed-loop nga mekanismo sa transmisyon makahimo og real-time, high-fidelity nga pagbantay sa posisyon sa disconnector, nga naghatag og kasaligan nga validation sa posisyon alang sa sunod-sunod nga control operations.

Ingon nga sentro, ang measurement and control unit sa substation midawat og signal gikan sa una nga micro-switch (mekanikal nga feedback) ug ang nahandling nga signal gikan sa ikaduhang micro-switch (sensor-based feedback). Human sa paghiusa ug pag-verify niining duha ka input, ang yunit mopadala sa gi-consolidate nga status data ngadto sa sequential control host. Samtang niana, ang anti-misoperation host mag-cross-check sa tanan nga operation command nga gipagula sa sequential control host. Dili hangtod nga malampasan ang anti-error verification ang sunod-sunod nga operasyon motuloy.

Kini nga “dual confirmation” nga mekanismo teknikal nga wala nay peligro nga may kalabotan sa single-point signal failure o misjudgment, nga daku nga nagdugang sa kasaligan sa pagbantay sa posisyon sa disconnector. Sa tinuod nga mga sitwasyon—sama man sa routine switching operations o emergency responses—ang dual-confirmation nga disconnector nasegurohan nga ang mga operator kanunay maka-receive og eksaktong impormasyon sa posisyon, nga epektibo nga naglikay sa sayop nga operasyon ug nagpalig-on sa seguridad ug kaligdong sa sequential control systems.

2.3 Praktikal nga Aplikasyon
Sa usa ka expansion project sa usa ka 110 kV substation, ang pag-integrate sa bag-ong kagamitan ngadto sa umara na nga sequential control system nagpahinabo og dagkung hagit—nga epektibong nasulbad pinaagi sa UAV technology. Ang mga operator naggamit og UAV sumala sa hugot nga mga parameter sa paglupad: ang gitas-on sa paglupad nga 120 m nasegurohan ang komprehensibong coverage sa substation samtang nagpreserba sa detalye sa lebel sa kagamitan; ang bilis sa paglupad nga 2–5 m/s nagpabilin sa kahusayan sa platform alang sa hayag nga imahe; ug ang eksposyur nga agwat nga 2–3 segundos ma-adjust sa nagbag-o nga kondisyon sa suga aron masiguro ang taas nga kalidad nga litrato. Uban sa 85% nga forward overlap ug 75% nga side overlap, ang dataset naghatag og igo nga redundansiya alang sa lig-on nga photogrammetric processing.

Pinaagi sa advanced nga photogrammetry ug 3D modeling nga teknik, ang high-resolution nga UAV imagery nabag-o ngadto sa eksakto nga 3D digital twin sa substation. Kini nga immersive nga spatial model naghimo sa team sa operasyon nga eksakto nga analysahan ang spatial nga relasyon tali sa lumad ug bag-ong gipahimutang nga kagamitan. Samtang nag-simulate sa mga prosedur sa sequential control, ang mga operator naggamit sa modelo aron ma-pre-plan ang optimal nga operational paths ug eksakto nga mailhan ang target nga mga device gamit ang eksaktong geospatial nga coordinate—nga daku nga nagminusan sa oras sa commissioning alang sa integration sa bag-ong kagamitan.

Sa praktis, kini nga pamaagi naghimo sa project team nga makompleto ang integration ug commissioning sa sequential control system tulo ka adlaw una sa schedule. Kini dili lamang nagpahinayo sa overall project timeline kondili usab nagpasigla sa pagbalhin sa substation padulong sa intelihente nga operasyon, nga nagtukod og lig-on nga pundasyon alang sa luwas ug kasaligan nga long-term performance.

Sa adlaw-adlaw nga sequential control operation ug maintenance nga scenario sa kini nga 110 kV substation, ang disconnector “dual confirmation” nga mekanismo nag-alagad ingon sentro nga safeguard alang sa seguridad ug kaepektibo sa operasyon, samtang ang UAV technology naghatag og lig-on nga auxiliary nga suporta. Kuhaon ang usa ka nighttime emergency sequential control operation isip pananglitan: human nga ang mga operator mopagula og disconnector opening command gikan sa sequential control host, ang “dual confirmation” nga device dayon nga mag-activate sa iyang eksakto nga signal transmission ug verification nga mekanismo. Ang duha ka micro-switch sulod sa device mopadala sa posisyon nga signal sa disconnector blade sa real time ngadto sa measurement and control unit sa substation. Kini nga yunit maghiusa ug pre-process sa mga signal sa wala pa ipasa kini ngadto sa sequential control host. Samtang niana, ang anti-misoperation host maghimo og logic-based nga verification sa operation command; dili hangtod nga ma-confirm sa anti-misoperation host nga balido ang command mahitabo ang opening operation.

Sulod niini nga proseso, ang UAV usab nagdumala og importante nga papel. Pinaagi sa abilidad niini nga agile flight, ang UAV nagbuhat og real-time, all-around monitoring sa mga kagamitan sa substation—partikular nga nagpunting sa area sa disconnector. Samtang nag-operate ang “dual confirmation” nga device, ang UAV mopadala og live nga on-site video feeds ngadto sa control room, nga naghatag sa mga operator og dugang nga visual nga reperensya aron dugang nga masiguro ang kahusayan sa operasyon.

Gipahinom sa tradisyonal nga manuwal nga pag-verify sa lugar, ang makabag-ong paraan kini nagpakit-an sa pagbawas sa oras sa operasyon gikan sa orihinal nga 10 minuto ngadto sa tulo ka minuto lamang, na naghatag og dako nga pagtaas sa efisiensiya. Mas importante pa, nagsilbi kini isip epektibong pamaagi aron maputli ang panganak og sayop tungod sa mahimong masamok nga ilimnon ug pagkapagod sa operator sa panahon sa gabi nga manuwal nga pag-verify.

3.Katapusan
Ang teknolohiya sa UAV miangkon sa mga bag-ong pagkamalas sa operasyon sa sunod-sunod nga kontrol sa substation. Tungod sa pagbuhat og 3D nga realistiko nga modelo, naka-angkop kini sa pagtaas sa efisiensiya sa pag-integrate sa bag-ong gamit sa sistema sa sunod-sunod nga kontrol ug nagpaswift sa implementasyon sa proyekto. Sa pagtrabaho sama sa “dual confirmation” nga mga aparato sa disconnector, ang UAVs naka-angkop sa pagtaas sa seguridad ug presisyon sa operasyon sa gamit. Tungod kay ang teknolohiya sa UAV adunay kasiguraduhon nga mag-evolve ug mao ang mas nadaghan ang integrasyon sa sistema sa sunod-sunod nga kontrol, may potensyal kini sa pagtubag sa mga hamong sama sa adaptabilidad sa komplikado nga kondisyon sa operasyon ug inter-operability sa gamit, nagpadayon sa pagbutang sa operasyon sa substation ngadto sa mas maayo nga intelligence ug reliability, ug naghatag og maluwas nga teknikal nga suporta alang sa stable ug efektibo nga operasyon sa sistema sa kuryente.