Ontwerp van een intelligent controle systeem voor volledig afgesloten disconnektors in distributielijnen

Intelligentisering is een belangrijke ontwikkelingsrichting voor elektriciteitsnetwerken geworden. Als een cruciaal onderdeel van het elektriciteitsnetwerk zijn de stabiliteit en veiligheid van 10 kV distributienetwerklijnen van vitaal belang voor de algemene werking van het elektriciteitsnet. De volledig afgesloten schakelaar, als een van de belangrijkste apparaten in distributienetten, speelt een belangrijke rol; het bereiken van intelligente besturing en geoptimaliseerde ontwerp is daarom van groot belang om de prestaties van distributielijnen te verbeteren.

Dit artikel introduceert een intelligent besturingssysteem voor volledig afgesloten schakelaars op basis van kunstmatige intelligentietechnologie, waardoor externe besturing, toestandsmonitoring, foutwaarschuwingen en andere functies mogelijk worden. Daarnaast wordt het ontwerp geoptimaliseerd om de energieverbruik en -kosten tijdens de bedrijfsvoering te verlagen, waardoor de economische efficiëntie en milieuduurzaamheid van distributielijnen verbeterd worden.

1.Onderzoeksachtergrond: Kenmerken van 10 kV distributielijnen en volledig afgesloten schakelaars
1.1 Kenmerken en bestaande problemen van 10 kV distributielijnen
10 kV distributielijnen vormen een kernonderdeel van China’s elektriciteitsnetwerk, gekenmerkt door een breed bereik, lange lijnlengtes, talrijke knooppunten en complexe bedrijfsomstandigheden. Deze kenmerken brengen verschillende uitdagingen met zich mee. Ten eerste maken de uitgebreide lengte en het grote aantal knooppunten bedrijfsvoering en onderhoud moeilijk, wat substantiële menselijke hulpbronnen en middelen vereist. Ten tweede zijn 10 kV distributielijnen, wegens de complexe bedrijfsomstandigheden, zeer vatbaar voor natuurlijke en menselijke factoren, wat leidt tot hoge foutfrequenties. Ten derde leiden aanzienlijke transmissieverliezen tot hoog energieverbruik. Deze problemen stellen uitdagingen voor de stabiele werking van het elektriciteitsnetwerk en de efficiënte elektriciteitsdistributie. Daarom zijn effectieve maatregelen nodig om deze problemen aan te pakken en de operationele efficiëntie en stabiliteit van 10 kV distributielijnen te verbeteren.

1.2 Rol en kenmerken van volledig afgesloten schakelaars
Volledig afgesloten schakelaars zijn belangrijke elektriciteitsapparatuur met eigenschappen zoals externe besturing, toestandsmonitoring, foutwaarschuwingen, compacte grootte en lange levensduur. Ze worden wijdverspreid gebruikt in distributienetten voor segmentatie, interconnectie en schakeling. Deze schakelaars versterken de operationele efficiëntie, sturen de status van schakelaars in real-time, bieden onderhoudspersoneel data-ondersteuning, geven op tijd waarschuwingen voor afwijkende omstandigheden, en bieden gemakkelijke installatie en onderhoud. Hun volledig afgesloten ontwerp beschermt effectief tegen externe omgevingsinvloeden, waardoor de levensduur verlengd wordt.

1.3 Bestaande problemen met huidige volledig afgesloten schakelaars
Ondanks hun voordelen hebben huidige marktproducten nog steeds tekortkomingen. Ten eerste is de nauwkeurigheid van externe besturing onvoldoende, wat onbedoelde operaties of falen kan veroorzaken, wat de stabiliteit van het elektriciteitsnetwerk beïnvloedt. Ten tweede is het bereik van toestandsmonitoring beperkt en kan niet volledig de werkelijke bedrijfsstatus weergeven, wat onderhoudspersoneel in de problemen brengt. Ten derde blijft, wegens ontwerpfouten en materiaalkeuze, het energieverbruik relatief hoog, wat nadelig is voor energiebesparing en emissiereductie. Daarom zijn verbeteringen en optimalisaties nodig om de prestaties en kwaliteit van volledig afgesloten schakelaars te verbeteren.

2.Architectuur van het AI-gebaseerde intelligente besturingssysteem voor volledig afgesloten schakelaars
Ontwerp van de architectuur van het intelligente besturingssysteem
Het intelligente besturingssysteem is het kernonderdeel voor het bereiken van geautomatiseerde en intelligente apparaatbedrijfsvoering. Om de besturingsvereisten te voldoen en de operationele efficiëntie te verbeteren, stelt dit artikel een intelligente besturingssysteemarchitectuur voor, bestaande uit sensoren, dataverzamelmodules, dataverwerkingsmodules, besturingsmodules en uitvoerders.

2.1 Samenstelling en functies van het hardwaresysteem
Het intelligente besturingssysteem bestaat uit sensoren, dataverzamelmodules, dataverwerkingsmodules, besturingsmodules en uitvoerders. Sensoren fungeren als de zintuigen van het systeem, die continu de apparaatstatus en omgevingsparameters bewaken. De dataverzamelmodule voorverwerkt de sensordata en verzendt deze naar de dataverwerkingsmodule. De dataverwerkingsmodule voert real-timeanalyse uit en formuleert besturingsstrategieën op basis van analyseresultaten en besturingsdoelen. De besturingsmodule genereert overeenkomstige besturingsopdrachten, en de uitvoerders voeren precieze besturingsacties uit. Door de gecoördineerde werking van deze componenten bereikt het systeem geautomatiseerde en intelligente apparaatbedrijfsvoering, waardoor de efficiëntie en prestaties verbeterd worden.

2.2 Implementatie en werkstroom van het softwaresysteem
Het softwareonderdeel van het voorgestelde intelligente besturingssysteem omvat dataverzameling, dataverwerking, formulering van besturingsstrategieën en uitvoering van besturing:
(1) Sensoren bewaken continu de apparaatstatus en omgevingsparameters, en versturen de data naar de dataverzamelmodule voor voorverwerking.
(2) De dataverwerkingsmodule analyseert de voorverwerkte data in real-time, haalt nuttige informatie eruit, en formuleert besturingsstrategieën op basis van de analyseresultaten en besturingsdoelen. De besturingsmodule geeft overeenkomstige instructies, en de uitvoerders voeren de apparaatbesturing precies uit, waardoor geautomatiseerde en intelligente bedrijfsvoering mogelijk wordt. Deze werkstroom zorgt ervoor dat het apparaat dynamisch kan aanpassen op basis van real-time data en omgevingsomstandigheden, waardoor de operationele efficiëntie en kwaliteit verbeterd worden.

3.Geoptimaliseerd ontwerp van de volledig afgesloten schakelaar
3.1 Optimalisatie-doelen en -methoden
Duidelijke optimalisatie-doelen definiëren, zoals de verbetering van de operationele efficiëntie, het verminderen van energieverbruik en het verbeteren van de stabiliteit, is een voorwaarde voor het ontwerp van intelligente systemen. Vervolgens worden passende ontwerpmethoden geselecteerd, inclusief modelgebaseerd ontwerp, optimalisatie-algoritmen en kunstmatige intelligentie, om optimale oplossingen te identificeren rekening houdend met meerdere factoren.

3.2 Materiaalselectie en structuurontwerp
Nadat de optimalisatie-doelen en -methoden zijn vastgesteld, volgt de materiaalselectie en structuurontwerp. Bij de materiaalselectie worden prestaties, kosten en betrouwbaarheid in overweging genomen om praktische eisen te voldoen. Het structuurontwerp neemt vorm, grootte, gewicht en compatibiliteit met andere apparatuur in overweging, gericht op eenvoud en compactheid om de onderhoudbaarheid en bruikbaarheid te verbeteren.

3.3 Prestatiebeoordeling en experimentele validatie
Na de materialen- en structuurontwerpfasen worden prestatiebeoordeling en experimentele validatie uitgevoerd. Prestatiebeoordeling maakt gebruik van simulaties en computermodellen om gedrag te voorspellen, terwijl experimentele validatie bestaat uit het verzamelen van prestatiegegevens in de echte wereld. Experimentele validatie is cruciaal om ervoor te zorgen dat het ontwerp voldoet aan praktische behoeften en vertegenwoordigt de laatste stap in de ontwikkeling van een intelligente regelsysteem.

4.Implementatie en experimentele validatie van het intelligente regelsysteem
4.1 Implementatie en validatie van de functie voor afstandsbediening
Afstandsbediening, een belangrijke functie van het intelligente systeem, stelt apparaten in staat om via internet of draadloze netwerken te worden bediend.
(1) Een module voor afstandsbediening wordt geïntegreerd, die ondersteuning biedt voor het ontvangen, verwerken en uitvoeren van opdrachten op afstand.
(2) Experimentele tests bevestigen de nauwkeurigheid en stabiliteit van de afstandsbediening. De resultaten tonen aan dat het systeem opdrachten correct interpreteert en uitvoert met een tijdige reactie en voldoende snelheid.

4.3 Implementatie en validatie van de toestandsmonitoringfunctie
Toestandsmonitoring stelt real-time tracking van de status van apparaten en vroege anomaliedetectie mogelijk.
(1) Sensoren en gegevensverzamelingsmodules worden geïntegreerd om operationele gegevens continu te verzamelen.
(2) Gegevensverwerkings- en analysemodules evalueren de gegevens om normale of afwijkende status te bepalen.
(3) Experimenten valideren de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de monitoring. De resultaten tonen real-time statusvolg en tijdige waarschuwingen of correctieve acties bij anomalieën.

4.4 Implementatie en validatie van de funktie voor vroeg waarschuwen van storingen
Vroeg waarschuwen van storingen detecteert potentiële fouten voordat ze optreden, waardoor de impact op productie en dagelijks leven wordt geminimaliseerd.
(1) Een module voor vroeg waarschuwen van storingen wordt geïntegreerd, met mogelijkheden voor foutdetectie, diagnose en waarschuwing.
(2) Experimenten verifiëren de tijdigheid en nauwkeurigheid van de waarschuwingen. De resultaten tonen aan dat het systeem betrouwbaar voorspelt en operators waarschuwt voor naderende fouten met bruikbare en nauwkeurige meldingen.

4.5 Systeemprestatiemeting en analyse van experimentele resultaten
Na validatie van de functies voor afstandsbediening, toestandsmonitoring en vroeg waarschuwen van storingen wordt de algehele systeemprestatie geëvalueerd op basis van stabiliteit, betrouwbaarheid, nauwkeurigheid en reactiesnelheid. Analyse van de experimentele resultaten identificeert potentiële problemen en gebieden voor verbetering, wat richtlijnen biedt voor toekomstige ontwikkeling.

5.Conclusie
Door het implementeren van een op kunstmatige intelligentie gebaseerd intelligent regelsysteem kunnen volledig afgesloten schakelaars afstandsbediening, toestandsmonitoring en vroeg waarschuwen van storingen bereiken, waardoor de stabiliteit en veiligheid van distributielijnen wordt verbeterd. Tegelijkertijd leidt een geoptimaliseerde ontwerp tot een verminderde energieverbruik en kosten, wat de economische efficiëntie en milieuduurzaamheid verbetert.