Conception d'un système de commande intelligent pour les disjoncteurs entièrement fermés dans les lignes de distribution

L'intelligence est devenue une direction de développement importante pour les systèmes électriques. En tant que composant critique du système électrique, la stabilité et la sécurité des lignes de réseau de distribution à 10 kV sont essentielles pour le fonctionnement global du réseau électrique. Le disjoncteur entièrement fermé, en tant qu'un des dispositifs clés dans les réseaux de distribution, joue un rôle significatif ; ainsi, atteindre son contrôle intelligent et sa conception optimisée est d'une grande importance pour améliorer les performances des lignes de distribution.

Ce document présente un système de contrôle intelligent pour les disjoncteurs entièrement fermés basé sur la technologie d'intelligence artificielle, permettant le contrôle à distance, la surveillance de l'état, l'alerte précoce des pannes et autres fonctions. De plus, la conception est optimisée pour réduire la consommation énergétique opérationnelle et les coûts, améliorant ainsi l'efficacité économique et la durabilité environnementale des lignes de distribution.

1.Contexte de la recherche : Caractéristiques des lignes de distribution à 10 kV et des disjoncteurs entièrement fermés
1.1 Caractéristiques et problèmes existants des lignes de distribution à 10 kV
Les lignes de distribution à 10 kV sont un composant central du système électrique chinois, caractérisées par une large couverture, des longueurs de ligne importantes, de nombreux nœuds et des environnements de fonctionnement complexes. Ces caractéristiques apportent plusieurs défis. Premièrement, la longueur étendue et le grand nombre de nœuds rendent l'exploitation et la maintenance difficiles, nécessitant une main-d'œuvre et des ressources considérables. Deuxièmement, en raison de l'environnement de fonctionnement complexe, les lignes de distribution à 10 kV sont très sensibles aux facteurs naturels et humains, entraînant un taux de panne élevé. Troisièmement, les pertes de transmission importantes conduisent à une consommation d'énergie élevée. Ces problèmes posent des défis à l'exploitation stable du système électrique et à la distribution efficace de l'électricité. Par conséquent, des mesures efficaces sont nécessaires pour résoudre ces problèmes et améliorer l'efficacité et la stabilité opérationnelles des lignes de distribution à 10 kV.

1.2 Rôle et caractéristiques des disjoncteurs entièrement fermés
Les disjoncteurs entièrement fermés sont des équipements électriques importants dotés de contrôle à distance, de surveillance de l'état, d'alerte précoce des pannes, d'une taille compacte et d'une longue durée de vie. Ils sont largement utilisés dans les réseaux de distribution pour la segmentation, l'interconnexion et le commutage. Ces disjoncteurs améliorent l'efficacité opérationnelle, permettent la surveillance en temps réel de l'état des interrupteurs, fournissent un soutien de données au personnel de maintenance, émettent des alertes opportunes en cas de conditions anormales et offrent une installation et une maintenance faciles. Leur conception entièrement fermée protège efficacement contre les influences externes, prolongeant ainsi la durée de vie.

1.3 Problèmes existants avec les disjoncteurs entièrement fermés actuels
Même s'ils présentent des avantages, les produits actuels sur le marché ont encore des lacunes. Premièrement, la précision du contrôle à distance est insuffisante, pouvant causer des opérations involontaires ou des échecs de fonctionnement, affectant ainsi la stabilité du système électrique. Deuxièmement, la portée de la surveillance de l'état est limitée et ne peut pas refléter pleinement l'état réel de fonctionnement, créant des difficultés pour le personnel de maintenance. Troisièmement, en raison de défauts de conception et de choix de matériaux, la consommation d'énergie reste relativement élevée, ce qui est défavorable à l'économie d'énergie et à la réduction des émissions. Par conséquent, des améliorations et des optimisations sont nécessaires pour améliorer les performances et la qualité des disjoncteurs entièrement fermés.

2.Architecture du système de contrôle intelligent basé sur l'IA pour les disjoncteurs entièrement fermés
Conception de l'architecture du système de contrôle intelligent
Le système de contrôle intelligent est le composant central pour réaliser l'automatisation et l'opération intelligente des dispositifs. Pour répondre aux exigences de contrôle et améliorer l'efficacité opérationnelle, ce document propose une architecture de système de contrôle intelligent composée de capteurs, de modules d'acquisition de données, de modules de traitement de données, de modules de commande et d'actionneurs.

2.1 Composition et fonctions du système matériel
Le système de contrôle intelligent comprend des capteurs, des modules d'acquisition de données, des modules de traitement de données, des modules de commande et des actionneurs. Les capteurs agissent comme les organes sensoriels du système, surveillant en continu l'état du dispositif et les paramètres environnementaux. Le module d'acquisition de données prétraite les données des capteurs et les transmet au module de traitement de données. Le module de traitement de données effectue une analyse en temps réel et formule des stratégies de contrôle en fonction des résultats d'analyse et des objectifs de contrôle. Le module de commande génère des commandes de contrôle correspondantes, et les actionneurs exécutent des actions de contrôle précises. Grâce à l'opération coordonnée de ces composants, le système réalise l'automatisation et l'opération intelligente des dispositifs, améliorant l'efficacité et les performances.

2.2 Mise en œuvre et flux de travail du système logiciel
La composante logicielle du système de contrôle intelligent proposé comprend l'acquisition de données, le traitement de données, l'élaboration de stratégies de contrôle et l'exécution du contrôle :
(1) Les capteurs surveillent en continu l'état du dispositif et les paramètres environnementaux, transmettant les données au module d'acquisition de données pour le prétraitement.
(2) Le module de traitement de données analyse en temps réel les données prétraitées, extrait des informations utiles et formule des stratégies de contrôle en fonction des résultats d'analyse et des objectifs de contrôle. Le module de commande génère des instructions en conséquence, et les actionneurs contrôlent précisément le dispositif, permettant une opération automatisée et intelligente. Ce flux de travail assure que le dispositif peut ajuster dynamiquement en fonction des données et des conditions environnementales en temps réel, améliorant l'efficacité et la qualité opérationnelles.

3.Conception optimisée du disjoncteur entièrement fermé
3.1 Objectifs et méthodes d'optimisation
Définir des objectifs d'optimisation clairs - tels que l'amélioration de l'efficacité opérationnelle, la réduction de la consommation d'énergie et l'amélioration de la stabilité - est une condition préalable à la conception de systèmes intelligents. Des méthodes de conception appropriées, y compris la conception basée sur des modèles, des algorithmes d'optimisation et l'intelligence artificielle, sont ensuite sélectionnées pour identifier des solutions optimales en tenant compte de multiples facteurs.

3.2 Sélection des matériaux et conception structurelle
Après avoir établi les objectifs et les méthodes d'optimisation, la sélection des matériaux et la conception structurelle suivent. La sélection des matériaux prend en compte les performances, les coûts et la fiabilité pour répondre aux exigences pratiques. La conception structurelle tient compte de la forme, de la taille, du poids et de la compatibilité avec d'autres équipements, visant la simplicité et la compacité pour améliorer la maintenabilité et la maniabilité.

3.3 Évaluation des performances et validation expérimentale
Après la conception des matériaux et de la structure, une évaluation des performances et une validation expérimentale sont menées. L'évaluation des performances utilise la simulation et la modélisation informatique pour prédire le comportement, tandis que la validation expérimentale implique l'exploitation réelle pour recueillir des données de performance. La validation expérimentale est cruciale pour s'assurer que la conception répond aux besoins pratiques et représente la dernière étape du développement du système de contrôle intelligent.

4.Mise en œuvre et validation expérimentale du système de contrôle intelligent
4.1 Mise en œuvre et validation de la fonctionnalité de commande à distance
La commande à distance, une caractéristique clé du système intelligent, permet l'opération de l'appareil via Internet ou des réseaux sans fil.
(1) Un module de commande à distance est intégré, prenant en charge la réception, l'analyse et l'exécution des commandes à distance.
(2) Des tests expérimentaux vérifient la précision et la stabilité de la commande à distance. Les résultats confirment que le système interprète et exécute correctement les commandes avec une réponse rapide et une vitesse adéquate.

4.3 Mise en œuvre et validation de la fonctionnalité de surveillance d'état
La surveillance d'état permet un suivi en temps réel de l'état de l'appareil et la détection précoce d'anomalies.
(1) Des capteurs et des modules d'acquisition de données sont intégrés pour collecter en continu des données opérationnelles.
(2) Des modules de traitement et d'analyse des données évaluent les données pour déterminer si l'état est normal ou anormal.
(3) Des expériences valident la précision et la fiabilité de la surveillance. Les résultats montrent un suivi en temps réel de l'état et des alertes ou des actions correctives opportunes en cas d'anomalies.

4.4 Mise en œuvre et validation de la fonctionnalité d'alerte précoce de panne
L'alerte précoce de panne détecte les pannes potentielles avant qu'elles ne se produisent, minimisant ainsi leur impact sur la production et la vie quotidienne.
(1) Un module d'alerte précoce de panne est intégré, doté de capacités de détection, de diagnostic et d'alerte.
(2) Des expériences vérifient la rapidité et la précision des alertes. Les résultats montrent que le système prédit et alerte fiablement les opérateurs des pannes imminentes avec des notifications précises et exploitables.

4.5 Évaluation des performances du système et analyse des résultats expérimentaux
Après la validation des fonctions de commande à distance, de surveillance d'état et d'alerte de panne, les performances globales du système sont évaluées en termes de stabilité, de fiabilité, de précision et de vitesse de réponse. L'analyse des résultats expérimentaux identifie les problèmes potentiels et les domaines d'amélioration, fournissant des orientations pour le développement futur.

5.Conclusion
En mettant en œuvre un système de contrôle intelligent basé sur l'intelligence artificielle, les disjoncteurs entièrement fermés peuvent réaliser la commande à distance, la surveillance d'état et l'alerte précoce de panne, améliorant ainsi la stabilité et la sécurité des lignes de distribution. Simultanément, une conception optimisée réduit la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation, améliorant l'efficacité économique et la durabilité environnementale.