Projekt inteligentnego systemu sterowania dla całkowicie zamkniętych wyłączników w liniach dystrybucji

Inteligentyzacja stała się ważnym kierunkiem rozwoju systemów energetycznych. Jako kluczowy element systemu energetycznego, stabilność i bezpieczeństwo linii sieci dystrybucyjnej o napięciu 10 kV są kluczowe dla ogólnej pracy sieci. Pełnie zamknięte odłączniki, jako jedno z kluczowych urządzeń w sieciach dystrybucyjnych, odgrywają istotną rolę; dlatego osiągnięcie ich inteligentnego sterowania i zoptymalizowanego projektu ma duże znaczenie dla poprawy wydajności linii dystrybucyjnych.

W tym artykule przedstawiono inteligentny system sterowania dla pełnych zamkniętych odłączników oparty na technologii sztucznej inteligencji, umożliwiający zdalne sterowanie, monitorowanie stanu, wczesne ostrzeganie o awariach i inne funkcje. Ponadto projekt został zoptymalizowany, aby zmniejszyć zużycie energii operacyjnej i koszty, co prowadzi do poprawy efektywności ekonomicznej i zrównoważonego rozwoju linii dystrybucyjnych.

1. Tło badawcze: Charakterystyka linii dystrybucyjnych o napięciu 10 kV i pełnych zamkniętych odłączników
1.1 Charakterystyka i istniejące problemy linii dystrybucyjnych o napięciu 10 kV
Linie dystrybucyjne o napięciu 10 kV są kluczowym elementem chińskiego systemu energetycznego, charakteryzując się szerokim zasięgiem, długimi długościami linii, dużą liczbą węzłów i złożonymi warunkami pracy. Te cechy przynoszą wiele wyzwań. Po pierwsze, długie linie i duża liczba węzłów utrudniają obsługę i konserwację, wymagając znacznych zasobów ludzkich i finansowych. Po drugie, z powodu złożonych warunków pracy, linie dystrybucyjne o napięciu 10 kV są bardzo podatne na czynniki naturalne i antropogeniczne, co prowadzi do wysokiej częstotliwości awarii. Po trzecie, istotne straty przesyłowe prowadzą do wysokiego zużycia energii. Te problemy stanowią wyzwanie dla stabilnego działania systemu energetycznego i efektywnej dystrybucji energii. Dlatego potrzebne są skuteczne środki, aby rozwiązać te problemy i poprawić efektywność i stabilność działania linii dystrybucyjnych o napięciu 10 kV.

1.2 Rola i charakterystyka pełnych zamkniętych odłączników
Pełne zamknięte odłączniki to ważne urządzenia energetyczne, które mają zdalne sterowanie, monitorowanie stanu, wczesne ostrzeganie o awariach, kompaktowe rozmiary i długi okres użytkowania. Są szeroko stosowane w sieciach dystrybucyjnych do segmentacji, połączeń i przełączania. Te odłączniki zwiększają efektywność działania, umożliwiają monitorowanie w czasie rzeczywistym stanu przełącznika, dostarczają danych do obsługi personelu konserwacyjnego, wydają odpowiednie ostrzeżenia w przypadku nieprawidłowych stanów oraz oferują łatwą instalację i konserwację. Ich pełna konstrukcja zamknięta skutecznie chroni przed zewnętrznymi wpływami środowiskowymi, prolongując okres użytkowania.

1.3 Istniejące problemy z obecnymi pełnymi zamkniętymi odłącznikami
Pomimo swoich zalet, produkty dostępne na rynku nadal mają pewne słabe strony. Po pierwsze, dokładność sterowania zdalnego jest niewystarczająca, co może prowadzić do niepożądanych działań lub braku działania, co wpływa na stabilność systemu energetycznego. Po drugie, zakres monitorowania stanu jest ograniczony i nie może w pełni odzwierciedlać rzeczywistego stanu działania, co utrudnia pracę personelu konserwacyjnego. Po trzecie, ze względu na błędy w projekcie i wybór materiałów, zużycie energii pozostaje stosunkowo wysokie, co nie sprzyja oszczędzaniu energii i redukcji emisji. Dlatego niezbędne są ulepszenia i optymalizacje, aby poprawić wydajność i jakość pełnych zamkniętych odłączników.

2.Architektura inteligentnego systemu sterowania opartego na sztucznej inteligencji dla pełnych zamkniętych odłączników
Projekt architektury inteligentnego systemu sterowania
Inteligentny system sterowania jest kluczowym elementem do osiągnięcia automatycznego i inteligentnego działania urządzeń. Aby spełnić wymagania sterowania i poprawić efektywność działania, ten artykuł proponuje architekturę inteligentnego systemu sterowania składającą się z czujników, modułów akwizycji danych, modułów przetwarzania danych, modułów sterujących i wykonawców.

2.1 Skład i funkcje systemu sprzętowego
Inteligentny system sterowania składa się z czujników, modułów akwizycji danych, modułów przetwarzania danych, modułów sterujących i wykonawców. Czujniki działają jak narządy zmysłów systemu, ciągle monitorując stan urządzenia i parametry środowiskowe. Moduł akwizycji danych przetwarza dane z czujników i przesyła je do modułu przetwarzania danych. Moduł przetwarzania danych wykonuje analizę w czasie rzeczywistym i formułuje strategie sterowania na podstawie wyników analizy i celów sterowania. Moduł sterujący generuje odpowiednie polecenia sterujące, a wykonawcy wykonują precyzyjne działania sterujące. Dzięki koordynowanej pracy tych komponentów, system osiąga automatyczne i inteligentne działanie urządzenia, zwiększając efektywność i wydajność.

2.2 Implementacja i przepływ pracy systemu oprogramowania
Oprogramowanie zaproponowanego inteligentnego systemu sterowania obejmuje akwizycję danych, przetwarzanie danych, formułowanie strategii sterowania i wykonanie sterowania:
(1) Czujniki ciągle monitorują stan urządzenia i parametry środowiskowe, przesyłając dane do modułu akwizycji danych do wstępnej obróbki.
(2) Moduł przetwarzania danych analizuje przetworzone dane w czasie rzeczywistym, wyodrębnia przydatne informacje i formułuje strategie sterowania na podstawie wyników analizy i celów sterowania. Moduł sterujący generuje odpowiednie polecenia, a wykonawcy precyzyjnie sterują urządzeniem, umożliwiając automatyczne i inteligentne działanie. Ten przepływ pracy zapewnia, że urządzenie może dynamicznie dostosować się na podstawie danych w czasie rzeczywistym i warunków środowiskowych, zwiększając efektywność i jakość działania.

3.Zoptymalizowany projekt pełnego zamkniętego odłącznika
3.1 Cele i metody optymalizacji
Określenie jasnych celów optymalizacji, takich jak poprawa efektywności działania, zmniejszenie zużycia energii i zwiększenie stabilności, jest warunkiem wstępnym dla projektu inteligentnego systemu. Następnie wybierane są odpowiednie metody projektowe, w tym modelowanie, algorytmy optymalizacyjne i sztuczna inteligencja, aby identyfikować optymalne rozwiązania uwzględniające wiele czynników.

3.2 Wybór materiałów i projekt konstrukcyjny
Po ustaleniu celów i metod optymalizacji następuje wybór materiałów i projekt konstrukcyjny. Wybór materiałów uwzględnia wydajność, koszty i niezawodność, aby spełnić praktyczne wymagania. Projekt konstrukcyjny uwzględnia kształt, rozmiar, wagę i zgodność z innymi urządzeniami, dążąc do prostoty i kompaktności, aby poprawić utrzymanie i obsługa.

3.3 Ocena wydajności i walidacja eksperymentalna
Po zaprojektowaniu materiałów i struktury przeprowadzana jest ocena wydajności oraz walidacja eksperymentalna. Ocena wydajności opiera się na symulacjach i modelowaniu komputerowym w celu przewidywania zachowania, podczas gdy walidacja eksperymentalna polega na rzeczywistej operacji w celu zebrania danych dotyczących wydajności. Walidacja eksperymentalna jest kluczowa do zapewnienia, że projekt spełnia praktyczne potrzeby i stanowi ostatni etap rozwoju inteligentnego systemu sterowania.

4. Wdrożenie i walidacja eksperymentalna inteligentnego systemu sterowania
4.1 Wdrożenie i walidacja funkcji zdalnego sterowania
Zdalne sterowanie, będące kluczową funkcją inteligentnego systemu, umożliwia operację urządzenia za pośrednictwem internetu lub sieci bezprzewodowych.
(1) Zintegrowano moduł zdalnego sterowania, obsługujący odbiór, analizę i wykonanie poleceń zdalnych.
(2) Testy eksperymentalne potwierdzają dokładność i stabilność zdalnego sterowania. Wyniki pokazują, że system poprawnie interpretuje i wykonuje polecenia z odpowiednią szybkością i czasem reakcji.

4.3 Wdrożenie i walidacja funkcji monitorowania stanu
Monitorowanie stanu umożliwia ciągłe śledzenie statusu urządzenia i wczesne wykrywanie anomalii.
(1) Zintegrowano czujniki i moduły pozyskiwania danych w celu ciągłego zbierania danych operacyjnych.
(2) Moduły przetwarzania i analizy danych oceniają dane w celu określenia normalnego lub anomalousnego stanu.
(3) Eksperymenty walidują dokładność i niezawodność monitorowania. Wyniki pokazują, że monitorowanie w czasie rzeczywistym umożliwia wczesne ostrzeganie i podejmowanie odpowiednich działań korygujących w przypadku wystąpienia anomalii.

4.4 Wdrożenie i walidacja funkcji wczesnego ostrzegania o awariach
Funkcja wczesnego ostrzegania o awariach wykrywa potencjalne awarie przed ich wystąpieniem, minimalizując wpływ na produkcję i codzienne życie.
(1) Zintegrowano moduł wczesnego ostrzegania o awariach, który obejmuje detekcję, diagnostykę i powiadamianie o awariach.
(2) Eksperymenty walidują aktualność i dokładność ostrzeżeń. Wyniki pokazują, że system niezawodnie przewiduje i powiadamia operatorów o nadchodzących awariach, dostarczając dokładne i akcjonalne powiadomienia.

4.5 Ocena wydajności systemu i analiza wyników eksperymentalnych
Po walidacji funkcji zdalnego sterowania, monitorowania stanu i wczesnego ostrzegania o awariach, ogólna wydajność systemu jest oceniana na podstawie stabilności, niezawodności, dokładności i szybkości reakcji. Analiza wyników eksperymentalnych identyfikuje potencjalne problemy i obszary do ulepszenia, dostarczając wskazówek dla przyszłego rozwoju.

5. Podsumowanie
Dzięki wdrożeniu inteligentnego systemu sterowania opartego na sztucznej inteligencji, całkowicie zamknięte odłączniki mogą osiągnąć zdalne sterowanie, monitorowanie stanu i wczesne ostrzeganie o awariach, co zwiększa stabilność i bezpieczeństwo linii dystrybucyjnych. Jednocześnie zoptymalizowane projekty zmniejszają zużycie energii operacyjnej i koszty, poprawiając efektywność ekonomiczną i zrównoważony rozwój.