Perancangan Sistem Kendali Pintar untuk Pemutus Sirkuit Tertutup Penuh dalam Jaringan Distribusi

Intelligentisasi telah menjadi arah pengembangan penting bagi sistem tenaga listrik. Sebagai komponen kritis dari sistem tenaga listrik, stabilitas dan keamanan jaringan distribusi 10 kV sangat vital bagi operasi keseluruhan jaringan listrik. Pemutus sirkuit tertutup penuh, sebagai salah satu perangkat kunci dalam jaringan distribusi, memainkan peran yang signifikan; oleh karena itu, mencapai kontrol cerdas dan desain optimalnya sangat penting untuk meningkatkan kinerja jalur distribusi.

Makalah ini memperkenalkan sistem kontrol cerdas untuk pemutus sirkuit tertutup penuh berbasis teknologi kecerdasan buatan, yang memungkinkan kontrol jarak jauh, pemantauan kondisi, peringatan dini kerusakan, dan fungsi lainnya. Selain itu, desain dioptimalkan untuk mengurangi konsumsi energi operasional dan biaya, sehingga meningkatkan efisiensi ekonomi dan keberlanjutan lingkungan jalur distribusi.

1.Latar Belakang Penelitian: Karakteristik Jalur Distribusi 10 kV dan Pemutus Sirkuit Tertutup Penuh
1.1 Karakteristik dan masalah yang ada pada jalur distribusi 10 kV
Jalur distribusi 10 kV merupakan komponen inti dari sistem tenaga listrik di China, dengan cakupan luas, panjang jalur yang panjang, banyak node, dan lingkungan operasi yang kompleks. Karakteristik-karakteristik ini membawa beberapa tantangan. Pertama, panjang yang luas dan jumlah node yang besar membuat operasi dan pemeliharaan sulit, memerlukan tenaga kerja dan sumber daya yang signifikan. Kedua, karena lingkungan operasi yang kompleks, jalur distribusi 10 kV sangat rentan terhadap faktor alam dan manusia, menyebabkan tingkat kerusakan yang tinggi. Ketiga, kerugian transmisi yang signifikan menyebabkan konsumsi energi yang tinggi. Masalah-masalah ini menimbulkan tantangan bagi operasi stabil sistem tenaga listrik dan distribusi tenaga listrik yang efisien. Oleh karena itu, diperlukan langkah-langkah efektif untuk mengatasi masalah-masalah ini dan meningkatkan efisiensi operasional dan stabilitas jalur distribusi 10 kV.

1.2 Peran dan karakteristik pemutus sirkuit tertutup penuh
Pemutus sirkuit tertutup penuh adalah peralatan tenaga listrik penting yang memiliki kontrol jarak jauh, pemantauan kondisi, peringatan dini kerusakan, ukuran yang ringkas, dan umur layanan yang panjang. Mereka digunakan secara luas dalam jaringan distribusi untuk segmentasi, interkoneksi, dan beralih. Pemutus sirkuit ini meningkatkan efisiensi operasional, memungkinkan pemantauan status switch secara real-time, memberikan dukungan data bagi personel pemeliharaan, memberikan peringatan tepat waktu untuk kondisi abnormal, dan menawarkan pemasangan dan pemeliharaan yang mudah. Desain tertutup penuh mereka secara efektif melindungi dari pengaruh lingkungan eksternal, memperpanjang umur layanan.

1.3 Masalah yang ada dengan pemutus sirkuit tertutup penuh saat ini
Meskipun memiliki kelebihan, produk-produk pasar saat ini masih memiliki kekurangan. Pertama, akurasi kontrol jarak jauh tidak cukup, yang dapat menyebabkan operasi tidak disengaja atau gagal beroperasi, sehingga mempengaruhi stabilitas sistem tenaga listrik. Kedua, ruang lingkup pemantauan kondisi terbatas dan tidak dapat sepenuhnya mencerminkan status operasional sebenarnya, menyulitkan staf pemeliharaan. Ketiga, karena cacat desain dan pemilihan bahan, konsumsi energi tetap relatif tinggi, yang tidak menguntungkan untuk konservasi energi dan reduksi emisi. Oleh karena itu, perbaikan dan optimasi diperlukan untuk meningkatkan kinerja dan kualitas pemutus sirkuit tertutup penuh.

2.Arsitektur Sistem Kontrol Cerdas Berbasis AI untuk Pemutus Sirkuit Tertutup Penuh
Perancangan arsitektur sistem kontrol cerdas
Sistem kontrol cerdas adalah komponen inti untuk mencapai operasi perangkat otomatis dan cerdas. Untuk memenuhi persyaratan kontrol dan meningkatkan efisiensi operasional, makalah ini mengusulkan arsitektur sistem kontrol cerdas yang terdiri dari sensor, modul pengambilan data, modul pemrosesan data, modul kontrol, dan aktuator.

2.1 Komposisi dan fungsi sistem keras
Sistem kontrol cerdas terdiri dari sensor, modul pengambilan data, modul pemrosesan data, modul kontrol, dan aktuator. Sensor bertindak sebagai organ sensorik sistem, secara terus-menerus memantau status perangkat dan parameter lingkungan. Modul pengambilan data melakukan pra-pemrosesan data sensor dan mengirimkannya ke modul pemrosesan data. Modul pemrosesan data melakukan analisis real-time dan merumuskan strategi kontrol berdasarkan hasil analisis dan tujuan kontrol. Modul kontrol menghasilkan perintah kontrol yang sesuai, dan aktuator melaksanakan tindakan kontrol yang tepat. Melalui operasi koordinasi komponen-komponen ini, sistem mencapai operasi perangkat yang otomatis dan cerdas, meningkatkan efisiensi dan kinerja.

2.2 Implementasi dan alur kerja sistem lunak
Komponen lunak dari sistem kontrol cerdas yang diusulkan mencakup pengambilan data, pemrosesan data, formulasi strategi kontrol, dan kontrol eksekusi:
(1) Sensor secara terus-menerus memantau status perangkat dan parameter lingkungan, mengirimkan data ke modul pengambilan data untuk pra-pemrosesan.
(2) Modul pemrosesan data menganalisis data yang telah diproses secara real-time, mengekstrak informasi yang berguna, dan merumuskan strategi kontrol berdasarkan hasil analisis dan tujuan kontrol. Modul kontrol mengeluarkan instruksi sesuai, dan aktuator mengontrol perangkat dengan tepat, memungkinkan operasi otomatis dan cerdas. Alur kerja ini memastikan bahwa perangkat dapat menyesuaikan diri secara dinamis berdasarkan data real-time dan kondisi lingkungan, meningkatkan efisiensi dan kualitas operasional.

3.Desain Optimal Pemutus Sirkuit Tertutup Penuh
3.1 Tujuan dan metode optimasi
Menentukan tujuan optimasi yang jelas—seperti meningkatkan efisiensi operasional, mengurangi konsumsi energi, dan meningkatkan stabilitas—adalah prasyarat untuk perancangan sistem cerdas. Metode desain yang tepat, termasuk desain berbasis model, algoritma optimasi, dan kecerdasan buatan, kemudian dipilih untuk mengidentifikasi solusi optimal dengan mempertimbangkan berbagai faktor.

3.2 Pemilihan bahan dan desain struktural
Setelah menetapkan tujuan dan metode optimasi, pemilihan bahan dan desain struktural dilakukan. Pemilihan bahan mempertimbangkan kinerja, biaya, dan keandalan untuk memenuhi persyaratan praktis. Desain struktural mempertimbangkan bentuk, ukuran, berat, dan kompatibilitas dengan peralatan lain, dengan tujuan kesederhanaan dan kompak untuk meningkatkan keterpeliharaan dan operasional.

3.3 Evaluasi kinerja dan validasi eksperimental
Setelah desain material dan struktural, dilakukan evaluasi kinerja dan validasi eksperimental. Evaluasi kinerja menggunakan simulasi dan pemodelan komputer untuk memprediksi perilaku, sedangkan validasi eksperimental melibatkan operasi dunia nyata untuk mengumpulkan data kinerja. Validasi eksperimental sangat penting untuk memastikan desain memenuhi kebutuhan praktis dan merupakan langkah terakhir dalam pengembangan sistem kontrol cerdas.

4. Implementasi dan Validasi Eksperimental Sistem Kontrol Cerdas
4.1 Implementasi dan validasi fungsionalitas kontrol jarak jauh
Kontrol jarak jauh, fitur utama dari sistem cerdas, memungkinkan operasi perangkat melalui internet atau jaringan nirkabel.
(1) Modul kontrol jarak jauh diintegrasikan, mendukung penerimaan, parsing, dan eksekusi perintah jarak jauh.
(2) Pengujian eksperimental memverifikasi akurasi dan stabilitas kontrol jarak jauh. Hasil menunjukkan bahwa sistem secara benar menafsirkan dan mengeksekusi perintah dengan respons tepat waktu dan kecepatan yang memadai.

4.3 Implementasi dan validasi fungsionalitas pemantauan kondisi
Pemantauan kondisi memungkinkan pelacakan status perangkat secara real-time dan deteksi dini anomali.
(1) Sensor dan modul akuisisi data diintegrasikan untuk mengumpulkan data operasional secara terus-menerus.
(2) Modul pemrosesan dan analisis data mengevaluasi data untuk menentukan status normal atau abnormal.
(3) Eksperimen memvalidasi akurasi dan keandalan pemantauan. Hasil menunjukkan pelacakan status real-time serta peringatan atau tindakan korektif yang tepat waktu saat terdeteksi anomali.

4.4 Implementasi dan validasi fungsionalitas peringatan dini kerusakan
Peringatan dini kerusakan mendeteksi potensi kegagalan sebelum terjadi, meminimalkan dampak pada produksi dan kehidupan sehari-hari.
(1) Modul peringatan dini kerusakan diintegrasikan, memiliki kemampuan deteksi kerusakan, diagnosis, dan pemberian peringatan.
(2) Eksperimen memverifikasi ketepatan waktu dan akurasi peringatan. Hasil menunjukkan sistem dapat memprediksi dan memberi peringatan kepada operator tentang kerusakan yang akan datang dengan notifikasi yang akurat dan dapat ditindaklanjuti.

4.5 Evaluasi kinerja sistem dan analisis hasil eksperimen
Setelah memvalidasi fungsi kontrol jarak jauh, pemantauan kondisi, dan peringatan kerusakan, kinerja keseluruhan sistem dievaluasi berdasarkan stabilitas, keandalan, akurasi, dan kecepatan respons. Analisis hasil eksperimen mengidentifikasi potensi masalah dan area yang perlu ditingkatkan, memberikan panduan untuk pengembangan di masa depan.

5. Kesimpulan
Dengan menerapkan sistem kontrol cerdas berbasis kecerdasan buatan, pemutus terisolasi tertutup sepenuhnya dapat mencapai kontrol jarak jauh, pemantauan kondisi, dan peringatan dini kerusakan, sehingga meningkatkan stabilitas dan keamanan jalur distribusi. Secara bersamaan, desain yang dioptimalkan mengurangi konsumsi energi operasional dan biaya, meningkatkan efisiensi ekonomi dan keberlanjutan lingkungan.