تصميم نظام تحكم ذكي للمفصلات الفاصلة المغلقة تماماً في خطوط التوزيع

أصبح التحويل الذكي اتجاهاً مهماً للتطور في أنظمة الطاقة. باعتباره عنصراً أساسياً في نظام الطاقة، فإن الاستقرار والأمان لخطوط شبكة التوزيع ذات الجهد 10 كيلو فولت هما مهمان جداً لعملية الشبكة الكهربائية بشكل عام. يعتبر الفاصل المغلق تماماً، أحد الأجهزة الرئيسية في شبكات التوزيع، يلعب دوراً كبيراً؛ وبالتالي، تحقيق التحكم الذكي والتصميم الأمثل له من شأنه تعزيز أداء خطوط التوزيع.

يقدم هذا البحث نظام تحكم ذكي للفواصل المغلقة تماماً يستند إلى تقنية الذكاء الصناعي، مما يمكّن من التحكم عن بعد ومراقبة الحالة وإصدار التنبيهات المبكرة عن الأعطال وغيرها من الوظائف. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين التصميم لتقليل استهلاك الطاقة التشغيلي والتكاليف، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة الاقتصادية والاستدامة البيئية لخطوط التوزيع.

1. خلفية البحث: خصائص خطوط التوزيع ذات الجهد 10 كيلو فولت والفواصل المغلقة تماماً
1.1 خصائص ومشكلات خطوط التوزيع ذات الجهد 10 كيلو فولت
تعتبر خطوط التوزيع ذات الجهد 10 كيلو فولت جزءاً أساسياً من نظام الطاقة في الصين، وتتميز بتغطيتها الواسعة وطول الخطوط الكبير والعديد من العقد وبيئة التشغيل المعقدة. هذه الخصائص تجلب العديد من التحديات. أولاً، الطول الواسع والعديد الكبير من العقد يجعل التشغيل والصيانة صعبة، مما يتطلب قدرًا كبيرًا من العمالة والموارد. ثانيًا، بسبب بيئة التشغيل المعقدة، تكون خطوط التوزيع ذات الجهد 10 كيلو فولت عرضة بشدة للعوامل الطبيعية والبشرية، مما يؤدي إلى معدلات أعطال عالية. ثالثًا، تؤدي الخسائر الكبيرة في النقل إلى استهلاك طاقة مرتفع. هذه المشكلات تشكل تحديات لتشغيل النظام الكهربائي بشكل مستقر وتوزيع الطاقة بكفاءة. لذلك، هناك حاجة لاتخاذ إجراءات فعالة لحل هذه المشكلات وتحسين كفاءة التشغيل والاستقرار في خطوط التوزيع ذات الجهد 10 كيلو فولت.

1.2 الدور والخصائص للفواصل المغلقة تماماً
الفواصل المغلقة تماماً هي معدات كهربائية مهمة تتميز بالتحكم عن بعد ومراقبة الحالة وإصدار التنبيهات المبكرة عن الأعطال وحجمها الصغير وعمرها الطويل. يتم استخدامها على نطاق واسع في شبكات التوزيع لتقسيم الشبكة والربط والتوصيل. هذه الفواصل تحسن من كفاءة التشغيل وتساعد على مراقبة حالة المفتاح في الوقت الحقيقي وتوفير دعم بيانات للمحافظين، وإصدار تنبيهات مبكرة عند حدوث حالات غير طبيعية، وتوفير تثبيت وصيانة سهلة. تصميمها المغلق تماماً يحميها بشكل فعال من التأثيرات الخارجية، مما يزيد من عمر الخدمة.

1.3 مشكلات الفواصل المغلقة تماماً الحالية
رغم مزاياها، لا تزال المنتجات المتاحة في السوق تواجه بعض القصور. أولاً، دقة التحكم عن بعد غير كافية، مما قد يؤدي إلى عمليات غير مقصودة أو فشل في التشغيل، مما يؤثر على استقرار نظام الطاقة. ثانيًا، نطاق مراقبة الحالة محدود ولا يمكنه أن يعكس بشكل كامل الوضع التشغيلي الفعلي، مما يصعب مهمة المحافظين. ثالثًا، بسبب عيوب التصميم واختيار المواد، يظل استهلاك الطاقة مرتفعاً نسبياً، مما يكون غير مفيد لحفظ الطاقة وتقليل الانبعاثات. لذلك، هناك حاجة لتحسينات وتحسينات لتعزيز أداء وجودة الفواصل المغلقة تماماً.

2. بنية نظام التحكم الذكي المستند إلى الذكاء الصناعي للفواصل المغلقة تماماً
تصميم بنية نظام التحكم الذكي
نظام التحكم الذكي هو المكون الأساسي لتحقيق تشغيل الأجهزة بشكل آلي وذكي. لتحقيق متطلبات التحكم وتحسين كفاءة التشغيل، يقدم هذا البحث بنية لنظام تحكم ذكي تتكون من أجهزة الاستشعار وأجهزة استحواذ البيانات وأجهزة معالجة البيانات وأجهزة التحكم وأجهزة التنفيذ.

2.1 تركيب النظام الأجهزة والوظائف
يتكون نظام التحكم الذكي من أجهزة الاستشعار وأجهزة استحواذ البيانات وأجهزة معالجة البيانات وأجهزة التحكم وأجهزة التنفيذ. تعمل أجهزة الاستشعار كأجهزة حس النظام، تقوم بمراقبة حالة الجهاز ومعالم البيئة بشكل مستمر. تقوم أجهزة استحواذ البيانات بمعالجة البيانات الأولية من أجهزة الاستشعار ونقلها إلى أجهزة معالجة البيانات. تقوم أجهزة معالجة البيانات بتحليل البيانات بشكل فوري ووضع استراتيجيات التحكم بناءً على نتائج التحليل وأهداف التحكم. تقوم أجهزة التحكم بإصدار أوامر التحكم المناسبة، وأجهزة التنفيذ تقوم بتنفيذ الإجراءات الدقيقة للتحكم. من خلال العمل المنسق لهذه المكونات، يحقق النظام التشغيل الآلي والذكي للأجهزة، مما يعزز الكفاءة والأداء.

2.2 تنفيذ النظام البرمجي وسير العمل
يتضمن الجانب البرمجي لنظام التحكم الذكي المقترح استحواذ البيانات ومعالجة البيانات ووضع استراتيجيات التحكم وتنفيذ التحكم:
(1) تقوم أجهزة الاستشعار بمراقبة حالة الجهاز ومعالم البيئة بشكل مستمر، ونقل البيانات إلى أجهزة استحواذ البيانات لمعالجتها الأولية.
(2) تقوم أجهزة معالجة البيانات بتحليل البيانات المعالجة أولياً بشكل فوري، واستخراج المعلومات المفيدة، ووضع استراتيجيات التحكم بناءً على نتائج التحليل وأهداف التحكم. تقوم أجهزة التحكم بإصدار الأوامر المناسبة، وأجهزة التنفيذ تقوم بتنفيذ التحكم الدقيق للأجهزة، مما يسمح بالتشغيل الآلي والذكي. يضمن هذا سير العمل قدرة الجهاز على التعديل الديناميكي بناءً على البيانات الفعلية ومعالم البيئة، مما يحسن من كفاءة التشغيل والجودة.

3. التصميم الأمثل للفاصل المغلق تماماً
3.1 أهداف التحسين والطرق
تحديد أهداف تحسين واضحة - مثل تحسين كفاءة التشغيل وتقليل استهلاك الطاقة وتعزيز الاستقرار - هو شرط أساسي لتصميم النظام الذكي. ثم يتم اختيار الطرق المناسبة للتصميم، بما في ذلك التصميم المستند إلى النماذج والخوارزميات الأمثل والذكاء الصناعي، لتحديد الحلول الأمثل بالنظر في عدة عوامل.

3.2 اختيار المواد والتصميم الهيكلي
بعد تحديد أهداف التحسين والطرق، يأتي اختيار المواد والتصميم الهيكلي. يأخذ اختيار المواد في الاعتبار الأداء والتكلفة والموثوقية لتلبية المتطلبات العملية. يأخذ التصميم الهيكلي في الاعتبار الشكل والحجم والوزن والتوافق مع المعدات الأخرى، ويهدف إلى البساطة والحجم الصغير لتحسين قابلية الصيانة والتشغيل.

3.3 تقييم الأداء والتحقق التجريبي
بعد تصميم المواد والهيكل، يتم إجراء تقييم الأداء والتحقق التجريبي. يستخدم تقييم الأداء المحاكاة ونمذجة الكمبيوتر للتنبؤ بالسلوك، بينما يتضمن التحقق التجريبي التشغيل في العالم الحقيقي لجمع بيانات الأداء. يعتبر التحقق التجريبي حاسمًا للتأكد من أن التصميم يلبي الاحتياجات العملية ويمثل الخطوة النهائية في تطوير نظام التحكم الذكي.

4. التنفيذ والتحقق التجريبي لنظام التحكم الذكي
4.1 التنفيذ والتحقق من دقة وظيفة التحكم عن بعد
التحكم عن بعد، وهو ميزة رئيسية في النظام الذكي، يسمح بتشغيل الجهاز عبر الإنترنت أو الشبكات اللاسلكية.
(1) يتم دمج وحدة التحكم عن بعد، والتي تدعم استقبال الأوامر البعيدة وتفسيرها وإجراءاتها.
(2) تؤكد الاختبارات التجريبية على دقة واستقرار التحكم عن بعد. تؤكد النتائج أن النظام يفسر ويقوم بأوامره بشكل صحيح وباستجابة فورية وبسرعة كافية.

4.3 التنفيذ والتحقق من دقة وظيفة رصد الحالة
يجعل رصد الحالة متابعة حالة الجهاز في الوقت الحقيقي واكتشاف أي شذوذ مبكر ممكن.
(1) يتم دمج أجهزة الاستشعار ووحدات جمع البيانات لجمع البيانات التشغيلية بشكل مستمر.
(2) تقوم وحدات معالجة البيانات وتحليلها بتقييم البيانات لتحديد ما إذا كانت الحالة طبيعية أم غير طبيعية.
(3) تؤكد الاختبارات التجريبية على دقة وموثوقية الرصد. تظهر النتائج تتبع الحالة في الوقت الحقيقي وإعطاء تنبيهات أو اتخاذ إجراءات تصحيحية عند حدوث شذوذ.

4.4 التنفيذ والتحقق من دقة وظيفة التنبيه المبكر للأعطال
يكتشف التنبيه المبكر للأعطال الأعطال المحتملة قبل حدوثها، مما يقلل من تأثيرها على الإنتاج والحياة اليومية.
(1) يتم دمج وحدة التنبيه المبكر للأعطال، والتي تتميز بقدرات الكشف عن الأعطال والتشخيص والإخطار.
(2) تؤكد الاختبارات التجريبية على سرعة ودقة التنبيهات. تظهر النتائج أن النظام يقوم بشكل موثوق بتوقع وإخطار المشغلين بالأعطال الوشيكة بإشعارات دقيقة وقابلة للتنفيذ.

4.5 تقييم أداء النظام وتحليل نتائج الاختبارات التجريبية
بعد التحقق من وظائف التحكم عن بعد ورصد الحالة والتنبيه المبكر للأعطال، يتم تقييم أداء النظام بشكل عام بناءً على الاستقرار والموثوقية والدقة وسرعة الاستجابة. تساعد تحليل نتائج الاختبارات التجريبية في تحديد المشكلات المحتملة ومناطق التطوير، مما يقدم توجيهًا للتطوير المستقبلي.

5. الخلاصة
من خلال تنفيذ نظام التحكم الذكي القائم على الذكاء الصناعي، يمكن للفصلات المغلقة تمامًا تحقيق التحكم عن بعد ورصد الحالة والتنبيه المبكر للأعطال، مما يعزز استقرار وسلامة خطوط التوزيع. في الوقت نفسه، يقلل التصميم المحسن من استهلاك الطاقة التشغيلي والتكاليف، مما يعزز الكفاءة الاقتصادية والاستدامة البيئية.