Dizajn inteligenčnega krmilnega sistema za popolnoma zaprti odsekovalnike v distribucijskih linijah

Inteligentnost je postala pomembna smer razvoja za električne sisteme. Kot ključni sestavni del električnega sistema so stabilnost in varnost omrežnih vodov na 10 kV ključnega pomena za splošno delovanje električnega omrežja. Polnoma zaprti preklopniki, kot ena od ključnih naprav v distribucijskih omrežjih, igrajo pomembno vlogo; zato je dosego njihove inteligentne kontrole in optimiziranega dizajna zelo pomembno za izboljšanje zmogljivosti distribucijskih vodov.

Ta članek predstavlja inteligentni kontrolni sistem za polnoma zaprte preklopnike, temelječi na tehnologiji umetne inteligence, ki omogoča oddaljeno upravljanje, spremljanje stanja, zgodnja opozarjanja o napakah in druge funkcije. Dodatno je dizajn optimiziran za zmanjševanje operativnih porab energije in stroškov, s tem pa se izboljša gospodarska učinkovitost in okoljska trajnost distribucijskih vodov.

1. Raziskovalno ozadje: Značilnosti vodov na 10 kV in polnoma zaprtih preklopnikov
1.1 Značilnosti in obstoječi problemi vodov na 10 kV
Vodi na 10 kV so ključni sestavni del kitajskega električnega sistema, značilen širokim pokritjem, dolgimi vodi, velikim število vozlišč in kompleksnim delovnim okoljem. Te značilnosti prinašajo nekaj izzivov. Prvič, obsežna dolžina in veliko število vozlišč ovirata vzdrževanje in upravljanje, kar zahteva veliko človeških virov. Drugič, zaradi kompleksnega delovnega okolja so vodi na 10 kV visoko občutljivi na naravne in človeško povzročene dejavnike, kar vodi do visokih stopnji napak. Tretjič, velika izgube pri prenosu vodijo do visokih porab energije. Ti problemi predstavljajo izzive za stabilno delovanje električnega sistema in učinkovito distribucijo energije. Zato so potrebne učinkovite ukrepe za reševanje teh problemov in izboljšanje operativne učinkovitosti in stabilnosti vodov na 10 kV.

1.2 Vloga in značilnosti polnoma zaprtih preklopnikov
Polnoma zaprti preklopniki so pomembna elektrooprema, ki vključujejo oddaljeno upravljanje, spremljanje stanja, zgodnja opozarjanja o napakah, kompaktno obliko in dolgo življenjsko dobo. Široko se uporabljajo v distribucijskih omrežjih za segmentacijo, vezavo in preklop. Ti preklopniki izboljšujejo operativno učinkovitost, omogočajo hiter dostop do statusa preklopnika, zagotavljajo podatkovno podporo za osebje za vzdrževanje, izdajajo pravočasna opozorila o nenormalnih stanjih in ponujajo enostavno nameščanje in vzdrževanje. Njihov polnoma zaprt dizajn učinkovito ščiti pred zunanjimi okoljskimi vplivi, kar podaljša življenjsko dobo.

1.3 Obstojajoči problemi s trenutnimi polnoma zaprtimi preklopniki
Ceprav imajo svoje prednosti, trenutni tržni izdelki še vedno imajo pomanjkljivosti. Prvič, natančnost oddaljenega upravljanja ni dovolj dobra, kar lahko povzroči neželena dejanja ali nezmožnost dejanja, kar vpliva na stabilnost električnega sistema. Drugič, obseg spremljanja stanja je omejen in ne more v celoti odraziti dejanskega stanja delovanja, kar teži osebju za vzdrževanje. Tretjič, zaradi konstrukcijskih pomanjkljivosti in izbire materialov ostaja poraba energije relativno visoka, kar ni koristno za ohranjanje energije in zmanjševanje emisij. Zato so potrebna izboljšanja in optimizacija za izboljšanje zmogljivosti in kakovosti polnoma zaprtih preklopnikov.

2.Arhitektura AI-baziranega inteligentnega kontrolnega sistema za polnoma zaprte preklopnike
Nastanek arhitekture inteligentnega kontrolnega sistema
Inteligentni kontrolni sistem je ključni sestavni del za dosego avtomatske in inteligentne operacije naprav. Za izpolnjevanje zahtev kontrole in izboljšanje operativne učinkovitosti ta članek predlaga arhitekturo inteligentnega kontrolnega sistema, sestavljeno iz senzorjev, modulov za zajem podatkov, modulov za obdelavo podatkov, modulov za nadzor in akuatorjev.

2.1 Sestava in funkcije hardverskega sistema
Inteligentni kontrolni sistem vključuje senzorje, module za zajem podatkov, module za obdelavo podatkov, module za nadzor in akuatorje. Senzorji delujejo kot čutilni organi sistema, ki neprekinjeno spremljajo stanje naprave in okoljske parametre. Modul za zajem podatkov predprocesira podatke senzorjev in jih pošlje v modul za obdelavo podatkov. Modul za obdelavo podatkov opravlja real-time analizo in formuliira strategije nadzora glede na rezultate analize in cilje nadzora. Modul za nadzor ustvari ustrezne ukaze nadzora, akuatorji pa izvajajo točne akcije nadzora. Skozi koordinirano delovanje teh komponent sistem doseže avtomatsko in inteligentno delovanje naprave, s tem izboljša učinkovitost in zmogljivost.

2.2 Implementacija in delovni tok programskega sistema
Programski sestav predlaganega inteligentnega kontrolnega sistema vključuje zajem podatkov, obdelavo podatkov, formuliranje strategij nadzora in izvajanje nadzora:
(1) Senzorji neprekinjeno spremljajo stanje naprave in okoljske parametre, podatke pa pošiljajo v modul za zajem podatkov za predprocesiranje.
(2) Modul za obdelavo podatkov analizira predprocesirane podatke v realnem času, izlušči uporabne informacije in formulira strategije nadzora glede na rezultate analize in cilje nadzora. Modul za nadzor izda ukaze, akuatorji pa točno nadzirajo napravo, s tem omogočajo avtomatsko in inteligentno delovanje. Ta delovni tok zagotavlja, da se naprava dinamično prilagaja glede na real-time podatke in okoljske pogoje, s tem izboljša operativno učinkovitost in kakovost.

3.Optimiziran dizajn polnoma zaprtih preklopnikov
3.1 Cilji in metode optimizacije
Določitev jasnih ciljev optimizacije, kot so izboljšanje operativne učinkovitosti, zmanjšanje porabe energije in izboljšanje stabilnosti, je predpogoj za razvoj inteligentnega sistema. Nato se izberejo primerni načini dizajna, vključno z modeliranjem, optimizacijskimi algoritmi in umetno inteligenco, da bi se identificirale optimalne rešitve, upoštevajoč več faktorjev.

3.2 Izbira materialov in strukturni dizajn
Po določitvi ciljev in metod optimizacije sledi izbira materialov in strukturni dizajn. Izbor materialov upošteva zmogljivost, stroške in zanesljivost, da bi zadovoljili praktične zahteve. Strukturni dizajn upošteva obliko, velikost, težo in združljivost z drugo opremo, z namenom enostavnosti in kompaktnosti, da bi izboljšal vzdržljivost in upravljivost.

3.3 Ocena zmogljivosti in eksperimentalna preverjanja
Po izboru materialov in strukturnem načrtovanju se izvajajo ocene zmogljivosti in eksperimentalna preverjanja. Ocena zmogljivosti uporablja simulacije in računalniško modeliranje za napovedanje obnašanja, medtem ko vključujejo eksperimentalna preverjanja dejansko delovanje za zbiranje podatkov o zmogljivosti. Eksperimentalna preverjanja so ključno za zagotavljanje, da načrt ustrezno odgovarja praktičnim potrebam in predstavljajo zadnji korak v razvoju inteligentnega sistema nadzora.

4. Implementacija in eksperimentalna preverjanja inteligentnega sistema nadzora
4.1 Implementacija in preverjanje funkcionalnosti daljinskega nadzora
Daljinski nadzor, ki je ključna funkcija inteligentnega sistema, omogoča delovanje naprave preko interneta ali brezžičnih omrežij.
(1) Integriran je modul za daljinski nadzor, ki podpira sprejemanje, razčlenjevanje in izvajanje ukazov na daljavo.
(2) Eksperimentalni testi preverjajo natančnost in stabilnost daljinskega nadzora. Rezultati potrjujejo, da sistem pravilno razume in izvaja ukaze z ustreznim odzivom in hitrostjo.

4.3 Implementacija in preverjanje funkcionalnosti spremljanja stanja
Spremljanje stanja omogoča trenutno sledenje stanju naprave in zgodnje zaznavanje anomalij.
(1) Integrirani so senzorji in moduli za nabiranje podatkov za zbiranje operativnih podatkov neprekinjeno.
(2) Moduli za obdelavo in analizo podatkov ovrednotijo podatke, da določijo normalno ali nenormalno stanje.
(3) Eksperimenti preverjajo natančnost in zanesljivost spremljanja. Rezultati kažejo, da sistem učinkovito spremlja stanje v realnem času in ob najdbi anomalij sproži opozorila ali korektivne ukrepe.

4.4 Implementacija in preverjanje funkcionalnosti zgodnjega opozarjanja na napake
Zgodnje opozarjanje na napake zazna možne nezadovoljive stanje pred njihovim nastopom, s tem pa minimizira vpliv na proizvodnjo in vsakdanji življenjski tok.
(1) Integriran je modul za zgodnje opozarjanje na napake, ki vključuje možnosti za zaznavanje, diagnostiko in opozarjanje na napake.
(2) Eksperimenti preverjajo pravočasnost in natančnost opozoril. Rezultati kažejo, da sistem zanesljivo napove in opozori operatorje o prihajajočih napakah z uporabnimi in natančnimi obvestili.

4.5 Ocenjevanje zmogljivosti sistema in analiza eksperimentalnih rezultatov
Po preverjanju funkcij daljinskega nadzora, spremljanja stanja in zgodnjega opozarjanja na napake se celotna zmogljivost sistema oceni glede na stabilnost, zanesljivost, natančnost in hitrost odziva. Analiza eksperimentalnih rezultatov identificira možne težave in področja za izboljšave, kar prinaša usmeritev za prihodnji razvoj.

5. Zaključek
S implementacijo osnovanega na umetni inteligenca inteligentnega sistema nadzora lahko popolnoma zaprti ločevalniki dosežejo daljinski nadzor, spremljanje stanja in zgodnje opozarjanje na napake, s tem pa povečajo stabilnost in varnost distribucijskih linij. Hkrati optimiziran načrt zmanjša porabo energije in stroške pri delovanju, s tem pa izboljša ekonomsko učinkovitost in okoljsko trajnost.