Design af et intelligent styresystem til fuldt forseglede afbrydere i distributionsnet

Intelligentisering har blevet en vigtig udviklingsretning for kraftsystemer. Som et kritisk element i kraftsystemet er stabiliteten og sikkerheden af 10 kV distributionsnet-linjer afgørende for det samlede drift af kraftnettet. Den fuldstændigt lukkede afbryder, som er et af de vigtigste enheder i distributionsnet, spiller en betydelig rolle; derfor er det af stor betydning at opnå dens intelligente kontrol og optimerede design for at forbedre ydeevnen af distributionslinjer.

Denne artikel introducerer et intelligent kontrolesystem for fuldstændigt lukkede afbrydere baseret på kunstig intelligens teknologi, der gør det muligt for fjernkontrol, tilstandsovervågning, fejlvarsel og andre funktioner. Desuden er designet optimeret for at reducere driftsenergiforbrug og -omkostninger, hvilket fører til forbedring af den økonomiske effektivitet og miljøbæredygtighed af distributionslinjer.

1.Forskningsbaggrund: Karakteristika af 10 kV distributionslinjer og fuldstændigt lukkede afbrydere
1.1 Karakteristika og eksisterende problemer ved 10 kV distributionslinjer
10 kV distributionslinjer er et kerneelement i Kinas kraftsystem, præget af bred dækning, lange linjelængder, mange knudepunkter og komplekse driftsområder. Disse karakteristika medfører flere udfordringer. For det første gør den omfattende længde og det store antal knudepunkter drift og vedligeholdelse vanskelig, hvilket kræver betydelige mandskab og ressourcer. For det andet er 10 kV distributionslinjer på grund af det komplekse driftsområde meget følsomme over for naturlige og menneskeskabte faktorer, hvilket fører til høje fejlhyppigheder. For det tredje medfører betydelige transmissionsforskyldninger højt energiforbrug. Disse problemer stiller udfordringer for det stabile drift af kraftsystemet og effektiv kraftdistribusion. Derfor er effektive foranstaltninger nødvendige for at løse disse problemer og forbedre driftseffektiviteten og stabiliseringen af 10 kV distributionslinjer.

1.2 Rolle og karakteristika af fuldstændigt lukkede afbrydere
Fuldstændigt lukkede afbrydere er vigtige kraftenheder, der har fjernkontrol, tilstandsovervågning, fejlvarsel, kompakt størrelse og lang levetid. De anvendes vidtrækkende i distributionsnet for segmentering, sammenkobling og skift. Disse afbrydere forbedrer driftseffektiviteten, gør det muligt for realtidsmonitoring af skifternes status, giver dataunderstøttelse til vedligeholdelsespersonale, udsender til tider advarsler for abnorme tilstande og tilbyder bekvem installation og vedligeholdelse. Deres fuldstændigt lukkede design skærmer effektivt mod eksterne miljøindflydelsen, hvilket forlænger levetiden.

1.3 Eksisterende problemer med nuværende fuldstændigt lukkede afbrydere
Trods deres fordele har de nuværende markedsprodukter stadig mangler. For det første er præcisionen af fjernkontrollen utilstrækkelig, hvilket potentielt kan forårsage uønskede handlinger eller mislykkede operationer, hvilket påvirker kraftsystemets stabilitet. For det andet er rækkevidden af tilstandsovervågningen begrænset og kan ikke fuldt ud afspejle den faktiske driftsstatus, hvilket gør vedligeholdelsespersonalet svært. For det tredje er energiforbruget relativt højt på grund af designfejl og valg af materialer, hvilket er ugunstigt for energibesparelse og emissionsreduktion. Derfor er forbedringer og optimeringer nødvendige for at forbedre ydeevnen og kvaliteten af fuldstændigt lukkede afbrydere.

2.Arkitektur for AI-baseret intelligent kontrolesystem for fuldstændigt lukkede afbrydere
Design af intelligent kontrolesystemsarkitektur
Det intelligente kontrolesystem er det centrale element for at opnå automatiseret og intelligent enhedsdrift. For at opfylde kontrolkrav og forbedre driftseffektiviteten foreslår denne artikel en intelligent kontrolesystemsarkitektur, der består af sensorer, dataindsamlingsmoduler, dataprocesseringsmoduler, kontrolmoduler og aktuatorer.

2.1 Hardware-systemsammensætning og -funktioner
Det intelligente kontrolesystem består af sensorer, dataindsamlingsmoduler, dataprocesseringsmoduler, kontrolmoduler og aktuatorer. Sensorerne fungerer som systemets sanser, der konstant overvåger enhedsstatus og miljøparametre. Dataindsamlingsmodulen forarbejder sensordata og transmitterer dem til dataprocesseringsmodulen. Dataprocesseringsmodulen udfører realtidanalyser og formulerer kontrolstrategier baseret på analyseresultater og kontrolmål. Kontrolmodulen genererer korresponderende kontrolkommandoer, og aktuatorerne udfører præcise kontrolhandlinger. Gennem koordineret drift af disse komponenter opnår systemet automatiseret og intelligent enhedsdrift, hvilket forbedrer effektivitet og ydeevne.

2.2 Software-systemimplementering og arbejdsgang
Softwarekomponenten i det foreslåede intelligente kontrolesystem inkluderer dataindsamling, dataprocessering, formulering af kontrolstrategier og udførelse af kontrol:
(1) Sensorer overvåger konstant enhedsstatus og miljøparametre, transmitterer data til dataindsamlingsmodulen for forarbejdning.
(2) Dataprocesseringsmodulen analyserer forarbejdede data i realtid, extraherer nyttige oplysninger, og formulerer kontrolstrategier baseret på analyseresultater og kontrolmål. Kontrolmodulen udgiver instruktioner i overensstemmelse hermed, og aktuatorer kontrollerer præcist enheden, hvilket gør det muligt for automatiseret og intelligent drift. Denne arbejdsgang sikrer, at enheden kan dynamisk justere sig baseret på realtiddata og miljøforhold, hvilket forbedrer driftseffektivitet og -kvalitet.

3.Optimeret design af fuldstændigt lukkede afbrydere
3.1 Optimeringsmål og metoder
At definere klare optimeringsmål – såsom forbedring af driftseffektivitet, reduktion af energiforbrug og forbedring af stabilitet – er en forudsætning for intelligent systemdesign. Derefter vælges passende designmetoder, herunder modelbaseret design, optimeringsalgoritmer og kunstig intelligens, for at identificere optimale løsninger, der tager højde for flere faktorer.

3.2 Materialevalg og strukturelt design
Efter at have defineret optimeringsmål og metoder følger materialevalg og strukturelt design. Materialevalg tager højde for ydeevne, omkostninger og pålidelighed for at opfylde praktiske krav. Strukturelt design tager højde for form, størrelse, vægt og kompatibilitet med andre enheder, med henblik på simplicitet og kompakthed for at forbedre vedligeholdelighed og operativitet.

3.3 Ydeevnevaluering og eksperimentel validering
Efter materiale- og strukturel design gennemføres ydeevneevaluering og eksperimentel validering. Ydeevneevaluering bruger simulation og computermodellering til at forudsige adfærd, mens eksperimentel validering indebærer virkelighedsnær drift for at indsamle ydeevnedata. Eksperimentel validering er afgørende for at sikre, at designet opfylder de praktiske behov, og repræsenterer den sidste fase i udviklingen af det intelligente styresystem.

4. Implementering og eksperimentel validering af det intelligente styresystem
4.1 Implementering og validering af fjernstyringsfunktionen
Fjernstyring, en vigtig funktion i det intelligente system, gør det muligt at styre enheder via internettet eller trådløse netværk.
(1) En fjernstyringsmodulet er integreret, der understøtter modtagelse, fortolkning og udførelse af fjernkommandoer.
(2) Eksperimentelle tests bekræfter præcisionen og stabiliteten af fjernstyringen. Resultaterne bekræfter, at systemet korrekt tolker og udfører kommandoer med tidsmæssig respons og passende hastighed.

4.3 Implementering og validering af tilstandsovervågningsfunktionen
Tilstandsovervågning gør det muligt at følge enhedens status i realtid og forebygge anomalier tidligt.
(1) Sensorer og dataindsamlingsmoduler er integreret for at indsamle driftsdata kontinuerligt.
(2) Dataprocesserings- og analysemoduler vurderer data for at fastslå normal eller anormal status.
(3) Eksperimenter validerer præcisionen og pålideligheden af overvågningen. Resultaterne viser realtidsstatusovervågning og tidsmæssige advarsler eller rettende foranstaltninger ved anomalier.

4.4 Implementering og validering af fejlalarmfunktionen
Fejlalarm opdager potentielle fejl, før de opstår, og minimere virkningen på produktion og dagligliv.
(1) En fejlalarmmodulet er integreret, der har evner til fejldetektion, diagnose og advarsel.
(2) Eksperimenter bekræfter tidsmæssigheden og præcisionen af advarsler. Resultaterne viser, at systemet pålideligt forudser og advarer operatører om forestående fejl med handlingbare og præcise notifikationer.

4.5 Systemets ydeevneevaluering og analyse af eksperimentelle resultater
Efter validering af fjernstyring, tilstandsovervågning og fejalarmfunktioner, evalueres systemets samlede ydeevne baseret på stabilitet, pålidelighed, præcision og respons tid. Analyse af eksperimentelle resultater identificerer potentielle problemer og områder, der kan forbedres, og giver vejledning for fremtidig udvikling.

5. Konklusion
Ved at implementere et intelligents styresystem baseret på kunstig intelligens, kan fuldt lukkede afbrydere opnå fjernstyring, tilstandsovervågning og fejlalarm, hvilket forbedrer stabiliteten og sikkerheden af distributionslinjer. Samtidig reducerer optimeret design driftsenergiforbrug og -omkostninger, hvilket forbedrer økonomisk effektivitet og miljøbæredygtighed.