Návrh inteligentního řídicího systému pro plně uzavřené vypínací přepínače v distribučních článcích

Inteligentizace se stala důležitým směrem rozvoje elektrických systémů. Jako klíčová součást elektrického systému je stabilitа a bezpečnost sítí distribučních linek 10 kV zásadní pro celkovou operaci elektrické sítě. Úplně uzavřený odpojovací přepínač, jako jeden z klíčových zařízení v distribučních sítích, hraje významnou roli; tedy dosažení jeho inteligentní kontroly a optimalizovaného návrhu je velmi důležité pro zlepšení výkonu distribučních linek.

Tento článek představuje inteligentní řídicí systém pro úplně uzavřené odpojovací přepínače založený na technologii umělé inteligence, umožňující vzdálenou kontrolu, monitorování stavu, rané varování před poruchami a další funkce. Navíc je návrh optimalizován tak, aby snížil energetickou spotřebu a náklady během provozu, což vede ke zlepšení ekonomické efektivity a environmentální udržitelnosti distribučních linek.

1.Výzkumný zázemí: Charakteristiky linek distribuce 10 kV a úplně uzavřených odpojovacích přepínačů
1.1 Charakteristiky a existující problémy linek distribuce 10 kV
Linky distribuce 10 kV jsou klíčovou součástí čínského elektrického systému, charakteristické širokým pokrytím, dlouhou délkou linek, mnoha uzly a komplexním operačním prostředím. Tyto charakteristiky přinášejí několik výzev. Za prvé, rozsáhlá délka a velké množství uzlů ztěžují provoz a údržbu, vyžadují velké množství lidských zdrojů a finančních prostředků. Za druhé, kvůli komplexnímu operačnímu prostředí, jsou linky distribuce 10 kV velmi náchylné k přírodním a lidským faktorům, což vedет к vysoké frekvenci poruch. Za třetí, významné ztráty při přenosu vedou k vysoké energetické spotřebě. Tyto problémy představují výzvy pro stabilní fungování elektrického systému a efektivní distribuci energie. Proto jsou potřebná efektivní opatření k řešení těchto problémů a zlepšení operační efektivity a stability linek distribuce 10 kV.

1.2 Role a charakteristiky úplně uzavřených odpojovacích přepínačů
Úplně uzavřené odpojovací přepínače jsou důležitým elektrickým zařízením s funkcemi vzdálené kontroly, monitorování stavu, raného varování před poruchami, kompaktního návrhu a dlouhé životnosti. Jsou široce používány v distribučních sítích pro segmentaci, interkonekci a přepínání. Tyto přepínače zvyšují operační efektivitu, umožňují reálné časové monitorování stavu přepínače, poskytují datovou podporu pro personál údržby, vydávají včasné varování při neobvyklých situacích a nabízejí pohodlnou instalaci a údržbu. Jejich úplně uzavřený návrh efektivně chrání proti vnějším environmentálním vlivům, prodlužuje životnost.

1.3 Existující problémy s aktuálními úplně uzavřenými odpojovacími přepínači
I přes jejich výhody mají aktuální produkty na trhu stále určité nedostatky. Za prvé, přesnost vzdálené kontroly není dostatečná, což může vést к nezamýšleným operacím nebo selhání operace, což ovlivňuje stabilitu elektrického systému. Za druhé, rozsah monitorování stavu je omezený a nemůže plně odrážet skutečný operační stav, což způsobuje obtíže personálu údržby. Za třetí, kvůli nedostatkům v návrhu a výběru materiálů, zůstává energetická spotřeba relativně vysoká, což je nepříznivé pro úsporu energie a snížení emisí. Proto jsou nutné zlepšení a optimalizace k zlepšení výkonu a kvality úplně uzavřených odpojovacích přepínačů.

2.Architektura inteligentního řídicího systému založeného na AI pro úplně uzavřené odpojovací přepínače
Návrh architektury inteligentního řídicího systému
Inteligentní řídicí systém je klíčovou součástí pro dosažení automatizované a inteligentní operace zařízení. K vyhovění požadavkům na kontrolu a zlepšení operační efektivity tento článek navrhuje architekturu inteligentního řídicího systému složenou ze senzorů, modulů sběru dat, modulů zpracování dat, modulů řízení a činnostních členů.

2.1 Sestava a funkce hardwarového systému
Inteligentní řídicí systém se skládá ze senzorů, modulů sběru dat, modulů zpracování dat, modulů řízení a činnostních členů. Senzory slouží jako senzorické orgány systému, neustále sledují stav zařízení a parametry prostředí. Modul sběru dat předzpracovává data ze senzorů a předává je do modulu zpracování dat. Modul zpracování dat provádí reálně časovou analýzu a formuluje strategie řízení na základě analytických výsledků a cílů řízení. Modul řízení generuje odpovídající příkazy k řízení a činnostní členy provádějí přesné akce k řízení. Přes koordinovanou práci těchto komponent systém dosahuje automatizované a inteligentní operace zařízení, což zlepšuje efektivitu a výkon.

2.2 Implementace a pracovní postup softwarového systému
Softwarová komponenta navrhovaného inteligentního řídicího systému zahrnuje sběr dat, zpracování dat, formulování strategie řízení a provedení řízení:
(1) Senzory neustále sledují stav zařízení a parametry prostředí a předávají data do modulu sběru dat pro předzpracování.
(2) Modul zpracování dat analyzuje předzpracovaná data v reálném čase, extrahuje užitečné informace a formuluje strategie řízení na základě výsledků analýzy a cílů řízení. Modul řízení vydává příkazy a činnostní členy přesně řídí zařízení, umožňujíce automatizovanou a inteligentní operaci. Tento pracovní postup zajistí, že zařízení může dynamicky přizpůsobovat své chování na základě dat a prostředí v reálném čase, což zlepšuje operační efektivitu a kvalitu.

3.Optimalizovaný návrh úplně uzavřeného odpojovacího přepínače
3.1 Cíle a metody optimalizace
Jasně definované cíle optimalizace, jako je zlepšení operační efektivity, snížení energetické spotřeby a zvýšení stability, jsou předpokladem pro návrh inteligentního systému. Poté jsou vybrány vhodné metody návrhu, včetně modelového návrhu, optimalizačních algoritmů a umělé inteligence, aby byla identifikována optimální řešení s ohledem na více faktorů.

3.2 Výběr materiálů a konstrukční návrh
Po stanovení cílů a metod optimalizace následuje výběr materiálů a konstrukční návrh. Výběr materiálů bere v úvahu výkon, náklady a spolehlivost, aby splnil praktické požadavky. Konstrukční návrh berе v úvahu tvar, rozměry, hmotnost a kompatibilitu s ostatním vybavením, s cílem dosáhnout jednoduchosti a kompaktnosti, což zlepšuje udržovatelnost a obsluhu.

3.3 Vyhodnocení výkonu a experimentální ověření
Po materiálovém a strukturním návrhu se provádí vyhodnocení výkonu a experimentální ověření. Vyhodnocení výkonu využívá simulace a počítačové modelování k predikci chování, zatímco experimentální ověření zahrnuje provoz v reálném světě pro shromažďování dat o výkonu. Experimentální ověření je klíčové pro zajištění, aby návrh splňoval praktické potřeby, a představuje poslední krok ve vývoji inteligentního řídicího systému.

4. Implementace a experimentální ověření inteligentního řídicího systému
4.1 Implementace a ověření funkce dálkového ovládání
Dálkové ovládání, které je klíčovou funkcí inteligentního systému, umožňuje ovládání zařízení přes internet nebo bezdrátové sítě.
(1) Je integrován modul dálkového ovládání, který podporuje příjem, analýzu a provedení dálkových příkazů.
(2) Experimentální testy ověřují přesnost a stabilitu dálkového ovládání. Výsledky potvrzují, že systém správně interpretuje a provádí příkazy s průběžnou odezvou a dostatečnou rychlostí.

4.3 Implementace a ověření funkce sledování stavu
Sledování stavu umožňuje průběžné sledování stavu zařízení a časnou detekci anomálií.
(1) Jsou integrovány senzory a moduly sběru dat pro kontinuální shromažďování provozních dat.
(2) Moduly zpracování a analýzy dat hodnotí data pro určení normálního nebo anormálního stavu.
(3) Experimenty ověřují přesnost a spolehlivost sledování. Výsledky ukazují průběžné sledování stavu a včasné upozornění nebo korekční akce při detekci anomálií.

4.4 Implementace a ověření funkce předchozího varování před poruchami
Funkce předchozího varování před poruchami detekuje možné selhání před jejich výskytem, což minimalizuje dopad na výrobu a každodenní život.
(1) Je integrován modul předchozího varování před poruchami, který disponuje schopnostmi detekce, diagnostiky a upozorňování.
(2) Experimenty ověřují včasnost a přesnost varování. Výsledky ukazují, že systém spolehlivě předpovídá a upozorňuje operátory na blížící se poruchy s proveditelnými a přesnými oznámeními.

4.5 Vyhodnocení výkonu systému a analýza experimentálních výsledků
Po ověření funkcí dálkového ovládání, sledování stavu a předchozího varování před poruchami se celkový výkon systému vyhodnocuje na základě stability, spolehlivosti, přesnosti a rychlosti odezvy. Analýza experimentálních výsledků identifikuje potenciální problémy a oblasti pro zlepšení, což poskytuje směrnici pro budoucí vývoj.

5. Závěr
Implementací inteligentního řídicího systému založeného na umělé inteligenci mohou plně uzavřené odpojovací přepínače dosáhnout dálkového ovládání, sledování stavu a předchozího varování před poruchami, což zvyšuje stabilitu a bezpečnost distribučních linek. Současně optimalizovaný návrh snižuje energetickou spotřebu a náklady na provoz, což zlepšuje ekonomickou efektivitu a environmentální udržitelnost.