Deseño dun sistema de control inteligente para interruptores de liña completamente pechados

A inteligencia converteuse nunha dirección de desenvolvemento importante para os sistemas eléctricos. Como compoñente crítico do sistema eléctrico, a estabilidade e seguridade das liñas de distribución de 10 kV son vitais para o funcionamento xeral da rede eléctrica. O interruptor desligador totalmente pechado, como un dos dispositivos clave nas redes de distribución, xoga un papel significativo; polo tanto, lograr o seu control inteligente e o seu deseño optimizado é moi importante para mellorar o rendemento das liñas de distribución.

Este artigo presenta un sistema de control inteligente para interruptores desligadores totalmente pechados baseado en tecnoloxía de intelixencia artificial, permitindo control remoto, monitorización de estado, alerta anticipada de fallos e outras funcións. Ademais, o deseño está optimizado para reducir o consumo enerxético e os custos operativos, mellorando así a eficiencia económica e a sostenibilidade ambiental das liñas de distribución.

1. Antecedentes da investigación: Características das liñas de distribución de 10 kV e interruptores desligadores totalmente pechados
1.1 Características e problemas existentes das liñas de distribución de 10 kV
As liñas de distribución de 10 kV son un compoñente central do sistema eléctrico de China, caracterizadas por unha ampla cobertura, lonxas lonxitudes de liña, numerosos nodos e entornos de operación complexos. Estas características supón varios desafíos. En primeiro lugar, a extensa lonxitude e o gran número de nodos dificultan a operación e mantemento, requirindo unha cantidade substancial de man de obra e recursos. En segundo lugar, debido ao entorno de operación complexo, as liñas de distribución de 10 kV son altamente susceptibles a factores naturais e humanos, resultando en altas taxas de fallo. En terceiro lugar, as importantes perdas de transmisión conducen a un alto consumo de enerxía. Estes problemas supón desafíos para a operación estable do sistema eléctrico e a distribución eficiente de enerxía. Polo tanto, son necesarias medidas efectivas para abordar estes problemas e mellorar a eficiencia e estabilidade operativa das liñas de distribución de 10 kV.

1.2 Papel e características dos interruptores desligadores totalmente pechados
Os interruptores desligadores totalmente pechados son equipos eléctricos importantes que destacan por control remoto, monitorización de estado, alerta anticipada de fallos, tamaño compacto e longa vida útil. Son ampliamente utilizados en redes de distribución para segmentación, interconexión e conmutación. Estes interruptores aumentan a eficiencia operativa, permiten a monitorización en tempo real do estado do interruptor, proporcionan datos de apoio para o persoal de mantemento, emiten avisos oportunamente para condicións anómalas e ofrecen instalación e mantemento cómodos. O seu deseño totalmente pechado escude eficazmente contra as influencias do medio externo, prolongando a vida útil.

1.3 Problemas existentes coas actuais soluções de interruptores desligadores totalmente pechados
A pesar das súas vantaxes, os produtos actuais no mercado aínda teñen debilidades. En primeiro lugar, a precisión do control remoto é insuficiente, podendo causar operacións non intencionadas ou falla de operación, afectando así a estabilidade do sistema eléctrico. En segundo lugar, o alcance da monitorización de estado é limitado e non pode reflicir completamente o estado real de operación, causando dificultades ao persoal de mantemento. En terceiro lugar, debido a defectos de deseño e selección de materiais, o consumo de enerxía permanece relativamente alto, lo que é desfavorable para a conservación de enerxía e a redución de emisións. Polo tanto, son necesarias melloras e optimizacións para mellorar o rendemento e a calidade dos interruptores desligadores totalmente pechados.

2. Arquitectura do sistema de control inteligente baseado en IA para interruptores desligadores totalmente pechados
Deseño da arquitectura do sistema de control inteligente
O sistema de control inteligente é o compoñente central para lograr a operación automatizada e inteligente dos dispositivos. Para cumprir os requisitos de control e mellorar a eficiencia operativa, este artigo propón unha arquitectura de sistema de control inteligente composta por sensores, módulos de adquisición de datos, módulos de procesamento de datos, módulos de control e actuadores.

2.1 Composición e funcións do sistema de hardware
O sistema de control inteligente comprende sensores, módulos de adquisición de datos, módulos de procesamento de datos, módulos de control e actuadores. Os sensores actúan como os órgaos sensoriais do sistema, monitorizando continuamente o estado do dispositivo e os parámetros ambientais. O módulo de adquisición de datos preprocesa os datos dos sensores e os transmite ao módulo de procesamento de datos. O módulo de procesamento de datos realiza un análise en tempo real e formula estratexias de control baseadas nos resultados da análise e nos obxectivos de control. O módulo de control xera comandos de control correspondentes, e os actuadores executan accións de control precisas. A través da operación coordenada destes compoñentes, o sistema logra a operación automatizada e inteligente do dispositivo, mellorando a eficiencia e o rendemento.

2.2 Implementación e fluxo de traballo do sistema de software
A parte de software do sistema de control inteligente proposto inclúe adquisición de datos, procesamento de datos, formulación de estratexias de control e execución de control:
(1) Os sensores monitorizan continuamente o estado do dispositivo e os parámetros ambientais, transmitindo os datos ao módulo de adquisición de datos para o preprocesamento.
(2) O módulo de procesamento de datos analiza en tempo real os datos preprocesados, extrae información útil e formula estratexias de control baseadas nos resultados da análise e nos obxectivos de control. O módulo de control emite instrucións en consecuencia, e os actuadores controlan precisamente o dispositivo, permitindo a operación automatizada e inteligente. Este fluxo de traballo asegura que o dispositivo poida ajustarse dinamicamente en función dos datos e as condicións ambientais en tempo real, mellorando a eficiencia e a calidade da operación.

3. Deseño optimizado do interruptor desligador totalmente pechado
3.1 Obxectivos e métodos de optimización
Definir obxectivos de optimización claros, como mellorar a eficiencia operativa, reducir o consumo de enerxía e aumentar a estabilidade, é un prerequisito para o deseño de sistemas inteligentes. Despois, seleccionan métodos de deseño adecuados, incluíndo deseño baseado en modelos, algoritmos de optimización e intelixencia artificial, para identificar solucións óptimas tendo en conta múltiples factores.

3.2 Selección de materiais e deseño estrutural
Despois de establecer os obxectivos e métodos de optimización, segue a selección de materiais e o deseño estrutural. A selección de materiais ten en conta o rendemento, o custo e a fiabilidade para cumprir os requisitos prácticos. O deseño estrutural ten en conta a forma, o tamaño, o peso e a compatibilidade con outros equipos, buscando simplicidade e compacidade para mellorar a manutención e a operatividade.

3.3 Avaliación do rendemento e validación experimental
Despois do deseño de materiais e estruturas, realiza-se a avaliación do rendemento e a validación experimental. A avaliación do rendemento utiliza simulación e modelización por ordenador para prever o comportamento, mentres que a validación experimental implica a operación no mundo real para recopilar datos de rendemento. A validación experimental é crucial para asegurar que o deseño atenda as necesidades prácticas e representa o paso final no desenvolvemento do sistema de control intelixente.

4. Implementación e validación experimental do sistema de control intelixente
4.1 Implementación e validación da funcionalidade de control remoto
O control remoto, unha característica clave do sistema intelixente, permite a operación do dispositivo a través da internet ou redes inalámbricas.
(1) Integra un módulo de control remoto que soporta a recepción, análise e execución de comandos remotos.
(2) As probas experimentais verifican a precisión e estabilidade do control remoto. Os resultados confirmaron que o sistema interpreta e executa correctamente os comandos con resposta oportuna e velocidade adecuada.

4.3 Implementación e validación da funcionalidade de monitorización de estado
A monitorización de estado permite o seguimento en tempo real do estado do dispositivo e a detección precoz de anomalías.
(1) Integran sensores e módulos de adquisición de datos para recopilar datos operativos de forma continua.
(2) Os módulos de procesamento e análise de datos avalían os datos para determinar se o estado é normal ou anómalo.
(3) As probas experimentais validan a precisión e fiabilidade da monitorización. Os resultados demostran o seguimento en tempo real do estado e alertas oportunos ou accións correctivas ante anomalías.

4.4 Implementación e validación da funcionalidade de aviso precoz de fallos
O aviso precoz de fallos detecta posibles fallos antes de que ocorran, minimizando o impacto na produción e na vida diaria.
(1) Integra un módulo de aviso precoz de fallos, coas capacidades de detección, diagnóstico e alerta de fallos.
(2) As probas experimentais verifican a oportunidade e precisión dos avisos. Os resultados mostran que o sistema prevé e alerta aos operadores sobre fallos iminentes con notificacións precisas e accionables.

4.5 Avaliación do rendemento do sistema e análise dos resultados experimentais
Despois de validar as funcións de control remoto, monitorización de estado e aviso de fallos, o rendemento global do sistema evalúase en base á súa estabilidade, fiabilidade, precisión e velocidade de resposta. A análise dos resultados experimentais identifica posibles problemas e áreas de mellora, proporcionando orientación para o desenvolvemento futuro.

5. Conclusión
A implementación dun sistema de control intelixente baseado en intelixencia artificial permite aos interruptores disconnectores totalmente pechados lograr control remoto, monitorización de estado e aviso precoz de fallos, mellorando así a estabilidade e seguridade das liñas de distribución. Ao mesmo tempo, o deseño optimizado reduce o consumo de enerxía e os custos operativos, mellorando a eficiencia económica e a sustentabilidade ambiental.