Проектиране на интелигентна система за управление на напълно затворени разединители в разпределителните линии

Интелигентността е станала важно направление за развитие на електроенергийните системи. Като ключов компонент на електроенергийната система, стабилността и безопасността на линиите от 10 kV разпределителна мрежа са от решаващо значение за общата работа на електрическата мрежа. Напълно затвореният разединител, като един от основните уреди в разпределителните мрежи, изпълнява значима роля; поради това постигането на неговото интелигентно управление и оптимизиран дизайн има голямо значение за подобряване производителността на разпределителните линии.

В настоящия доклад се представя интелигентна система за управление на напълно затворени разединители, базирана на технологии за изкуствен интелект, която осигурява функции като дистанционно управление, контрол на състоянието, ранно предупреждение за повреди и други. Освен това дизайна е оптимизиран за намаляване на енергопотреблението и разходите при експлоатацията, което подобрява икономическата ефективност и околната устойчивост на разпределителните линии.

1. Научноизследователски фон: Характеристики на 10 kV разпределителни линии и напълно затворени разединители
1.1 Характеристики и съществуващи проблеми на 10 kV разпределителните линии
10 kV разпределителните линии са основен компонент на електроенергийната система на Китай, характеризиращи се с широко покритие, дълги трасета, много възли и сложна работна среда. Тези характеристики водят до няколко предизвикателства. Първо, големият обхват и брой възли затрудняват експлоатацията и поддръжката, изисквайки значителни човешки и материални ресурси. Второ, поради сложната работна среда, 10 kV разпределителните линии са силно чувствителни към природни и човешки фактори, което води до висока честота на повреди. Трето, значителните загуби при преноса довеждат до високо енергопотребление. Тези проблеми представляват предизвикателство за стабилната работа на електроенергийната система и ефективното разпределение на енергия. Ето защо са необходими ефективни мерки за справяне с тези проблеми и подобряване на експлоатационната ефективност и стабилност на 10 kV разпределителните линии.

1.2 Роля и характеристики на напълно затворените разединители
Напълно затворените разединители са важна електроенергийна апаратура с характеристики като дистанционно управление, контрол на състоянието, ранно предупреждение за повреди, компактни размери и дълъг срок на служба. Те се използват широко в разпределителните мрежи за сегментация, свързване и комутация. Тези разединители повишават експлоатационната ефективност, позволяват реалновремево наблюдение на състоянието на прекъсвачите, предоставят данни за поддръжка на персонала, издават своевременни сигнали при аномалии и предлагат удобна инсталация и поддръжка. Напълно затвореният им дизайн ефективно защитава от външни околнолунни влияния и удължава срока на служба.

1.3 Съществуващи проблеми при текущите напълно затворени разединители
Въпреки предимствата си, продуктите на пазара все още имат недостатъци. Първо, точността на дистанционното управление е недостатъчна, което може да доведе до непреднамерени операции или отказ от действие, засягайки стабилността на електроенергийната система. Второ, обхватът на контрола на състоянието е ограничен и не може напълно да отрази действителното работно състояние, което затруднява персонала по поддръжка. Трето, поради конструктивни дефекти и избор на материали, енергопотреблението остава сравнително високо, което е неблагоприятно за икономия на енергия и намаляване на емисиите. Ето защо са необходими подобрения и оптимизации, за да се повиши производителността и качеството на напълно затворените разединители.

2. Архитектура на интелигентната система за управление на напълно затворени разединители, базирана на изкуствен интелект
Проектиране на архитектурата на интелигентната система за управление
Интелигентната система за управление е основният компонент за постигане на автоматизирана и интелигентна работа на устройството. За да отговори на изискванията за управление и подобри експлоатационната ефективност, в настоящия доклад се предлага архитектура на интелигентна система за управление, състояща се от сензори, модули за събиране на данни, модули за обработка на данни, модули за управление и изпълнителни механизми.

2.1 Състав и функции на хардуерната система
Интелигентната система за управление включва сензори, модули за събиране на данни, модули за обработка на данни, модули за управление и изпълнителни механизми. Сензорите действат като сетивни органи на системата, непрекъснато следейки състоянието на устройството и параметрите на околната среда. Модулът за събиране на данни предварително обработва данните от сензорите и ги предава към модула за обработка на данни. Модулът за обработка на данни извършва анализ в реално време и формулира стратегии за управление въз основа на резултатите от анализа и целите на управлението. Модулът за управление генерира съответните команди за управление, а изпълнителните механизми изпълняват прецизни действия за управление. Чрез координирана работа на тези компоненти системата постига автоматизирана и интелигентна работа на устройството, като по този начин подобрява ефективността и производителността.

2.2 Реализация и работен поток на софтуерната система
Софтуерната част на предложената интелигентна система за управление включва събиране на данни, обработка на данни, формулиране на стратегии за управление и контрол на изпълнението:
(1) Сензорите непрекъснато наблюдават състоянието на устройството и параметрите на околната среда и предават данни към модула за събиране на данни за предварителна обработка.
(2) Модулът за обработка на данни анализира предварително обработените данни в реално време, извлича полезна информация и формулира стратегии за управление въз основа на резултатите от анализа и целите на управлението. Модулът за управление издава съответните инструкции, а изпълнителните механизми осъществяват прецизно управление на устройството, което позволява автоматизирана и интелигентна работа. Този работен поток гарантира, че устройството може динамично да се настройва според данните в реално време и условията на околната среда, подобрявайки експлоатационната ефективност и качество.

3. Оптимизиран дизайн на напълно затворения разединител
3.1 Цели и методи за оптимизация
Определянето на ясни цели за оптимизация — като подобряване на експлоатационната ефективност, намаляване на енергопотреблението и повишаване на стабилността — е предпоставка за проектирането на интелигентна система. След това се избират подходящи методи за проектиране, включително проектиране въз основа на модели, алгоритми за оптимизация и изкуствен интелект, за да се определят оптимални решения с оглед на множество фактори.

3.2 Избор на материали и конструктивен дизайн
След като са установени целите и методите за оптимизация, следват изборът на материали и конструктивният дизайн. При избора на материали се вземат предвид производителност, разходи и надеждност, за да се отговаря на практическите изисквания. Конструктивният дизайн отчита форма, размери, тегло и съвместимост с друго оборудване, като се стреми към простота и компактност, за да се подобри възможността за поддръжка и експлоатация.

3.3 Оценка производителността и експериментално потвърждаване
След избора на материали и структурен дизайн се провежда оценка на производителността и експериментално потвърждаване. Оценката на производителността използва симулации и компютърни модели за предвиждане на поведението, докато експерименталното потвърждаване включва реална експлоатация за събиране на данни за производителността. Експерименталното потвърждаване е от ключово значение за гарантиране, че дизайна удовлетворява практически нужди и представлява финалния етап в разработването на интелигентна система за управление.

4.Реализация и експериментално потвърждаване на интелигентната система за управление
4.1 Реализация и потвърждаване на функционалността за дистанционно управление
Дистанционното управление, което е ключова функция на интелигентната система, позволява управление на устройствата чрез интернет или безжични мрежи.
(1) Интегриран е модул за дистанционно управление, който поддържа приемане, разбиране и изпълнение на дистанционни команди.
(2) Експериментални тестове проверяват точността и стабилността на дистанционното управление. Резултатите потвърждават, че системата коректно интерпретира и изпълнява командите с навременен отговор и достатъчна скорост.

4.3 Реализация и потвърждаване на функционалността за мониторинг на състоянието
Мониторингът на състоянието позволява реално време следене на състоянието на устройствата и ранно откриване на аномалии.
(1) Интегрирани са сензори и модули за събиране на данни, за да се събират операционни данни непрекъснато.
(2) Модули за обработка и анализ на данни оценяват данните, за да определят нормално или аномално състояние.
(3) Експерименти потвърждават точността и надеждността на мониторинга. Резултатите демонстрират реално време следене на състоянието и навременни известия или коригиращи действия при аномалии.

4.4 Реализация и потвърждаване на функционалността за ранно предупреждение за дефекти
Ранното предупреждение за дефекти открива потенциални неисправности преди те да се появят, минимизирайки въздействието върху производството и всекидневния живот.
(1) Интегриран е модул за ранно предупреждение за дефекти, който включва функционалности за откриване, диагностика и известяване за дефекти.
(2) Експерименти проверяват своевременността и точността на предупрежденията. Резултатите показват, че системата надеждно предвижда и известява операторите за предстоящи дефекти с конкретни и точни уведомления.

4.5 Оценка на производителността на системата и анализ на експерименталните резултати
След потвърждаване на функционалностите за дистанционно управление, мониторинг на състоянието и ранно предупреждение за дефекти, общата производителност на системата се оценява на основата на стабилност, надеждност, точност и скорост на отговор. Анализът на експерименталните резултати идентифицира потенциални проблеми и области за подобряване, предоставяйки насоки за бъдещо развитие.

5.Заключение
Чрез реализацията на интелигентна система за управление, базирана на изкуствен интелект, пълно затворените изолатори могат да постигнат дистанционно управление, мониторинг на състоянието и ранно предупреждение за дефекти, като по този начин се увеличава стабилността и безопасността на разпределителните линии. Едновременно с това, оптимизираният дизайн намалява енергийното потребление и разходите, подобрявайки икономическата ефективност и екологичната устойчивост.