Design av ett intelligents styrsystem för helt omhöljda kopplingsskälmar i distributionsledningar

Intelligentisering har blivit en viktig utvecklingsriktning för elkraftsystem. Som en kritisk komponent i elkraftsystemet är stabiliteten och säkerheten hos 10 kV-fördelningsnätlinjer avgörande för det totala driftsättet av elkraftnätet. Den helt stängda kopplingsavkopplaren, som en av de viktigaste enheterna i fördelningsnäten, spelar en betydande roll; därför är det av stor vikt att uppnå dess intelligent kontroll och optimerad design för att förbättra prestandan hos fördelningslinjerna.

Denna artikel introducerar ett intelligents styresystem för helt stängda kopplingsavkopplare baserat på artificiell intelligens-teknik, vilket möjliggör fjärrkontroll, tillståndsovervakning, felvarningsfunktioner och andra funktioner. Dessutom är designen optimerad för att minska driftenergiförbrukningen och kostnaderna, vilket leder till förbättrad ekonomisk effektivitet och miljömässig hållbarhet för fördelningslinjerna.

1.Forskningsbakgrund: Karaktäristik för 10 kV-fördelningslinjer och helt stängda kopplingsavkopplare
1.1 Karaktäristik och existerande problem med 10 kV-fördelningslinjer
10 kV-fördelningslinjer är en central komponent i Kinas elkraftsystem, karakteriserade av brett täckande, långa linjelängder, många noder och komplexa driftsmiljöer. Dessa karaktäristika ger flera utmaningar. För det första gör den extensiva längden och det stora antalet noder underhåll och drift svårare, vilket kräver stora mänskliga resurser. För det andra, på grund av den komplexa driftsmiljön, är 10 kV-fördelningslinjerna särskilt känsliga för naturliga och mänskliga faktorer, vilket resulterar i höga felfrekvenser. Tredje, signifikanta överföringsförluster leder till hög energiförbrukning. Dessa problem utgör utmaningar för det stabila driftsättet av elkraftsystemet och effektiv eldistribution. Därför behövs effektiva åtgärder för att hantera dessa problem och förbättra driftseffektiviteten och stabiliteten hos 10 kV-fördelningslinjerna.

1.2 Roll och karaktäristik hos helt stängda kopplingsavkopplare
Helt stängda kopplingsavkopplare är viktiga elkraftutrustningar med egenskaper som fjärrkontroll, tillståndsovervakning, felvarning, kompakt storlek och lång livslängd. De används vidt spridda i fördelningsnät för segmentering, sammanlänkning och växling. Dessa kopplingsavkopplare förbättrar driftseffektiviteten, möjliggör realtidsövervakning av kopplingsstatus, ger underhållspersonal datastöd, ger tidig varning för avvikande tillstånd och erbjuder bekväm installation och underhåll. Deras helt stängda design skyddar effektivt mot externa miljöpåverkan, vilket ökar livslängden.

1.3 Existerande problem med nuvarande helt stängda kopplingsavkopplare
Trots deras fördelar har de produkter som finns på marknaden fortfarande brister. För det första är noggrannheten i fjärrkontroll otillräcklig, vilket kan orsaka oavsiktliga operationer eller misslyckade operationer, vilket påverkar stabiliteten i elkraftsystemet. För det andra är omfattningen av tillståndsovervakningen begränsad och kan inte fullt ut återspegla det faktiska driftstillståndet, vilket skapar svårigheter för underhållspersonal. Tredje, på grund av designbrister och materialval, är energiförbrukningen fortfarande relativt hög, vilket är olämpligt för energibesparing och minskning av utsläpp. Därför är förbättringar och optimeringar nödvändiga för att förbättra prestandan och kvaliteten hos helt stängda kopplingsavkopplare.

2.Arkitektur för AI-baserat intelligents styresystem för helt stängda kopplingsavkopplare
Design av arkitekturen för intelligents styresystem
Det intelligenta styresystemet är den kritiska komponenten för att uppnå automatiserad och intelligent enhetsdrift. För att uppfylla styrkraven och förbättra driftseffektiviteten föreslår denna artikel en arkitektur för intelligents styresystem bestående av sensorer, datainsamlingsmoduler, databeläggningmoduler, styrmoduler och aktuatorer.

2.1 Hårdvarusystemets sammansättning och funktioner
Det intelligenta styresystemet består av sensorer, datainsamlingsmoduler, databeläggningmoduler, styrmoduler och aktuatorer. Sensorer fungerar som systemets sinnen, genom att kontinuerligt övervaka enhetsstatus och miljöparametrar. Datainsamlingsmodulen förbearbetar sensordata och skickar den till databeläggningmodulen. Databeläggningmodulen utför realtidsanalys och formulerar styrstrategier baserat på analyseresultaten och styrmål. Styrmodulen genererar motsvarande styrkommandon, och aktuatorerna utför precisa styråtgärder. Genom samordnad drift av dessa komponenter uppnår systemet automatiserad och intelligent enhetsdrift, vilket förbättrar effektiviteten och prestandan.

2.2 Programvarusystems implementering och arbetsflöde
Programvarukomponenten i det föreslagna intelligenta styresystemet inkluderar datainsamling, databeläggning, formulering av styrstrategier och utförande av styrning:
(1) Sensorer övervakar kontinuerligt enhetsstatus och miljöparametrar, och skickar data till datainsamlingsmodulen för förbearbetning.
(2) Databeläggningmodulen analyserar förbearbetade data i realtid, extraherar användbar information och formulerar styrstrategier baserat på analysresultaten och styrmål. Styrmodulen ger ut instruktioner därefter, och aktuatorerna styr precis enheten, vilket möjliggör automatiserad och intelligent drift. Detta arbetsflöde säkerställer att enheten dynamiskt kan anpassa sig baserat på realtidsdata och miljöförhållanden, vilket förbättrar driftseffektiviteten och kvaliteten.

3.Optimerad design av helt stängda kopplingsavkopplare
3.1Optimeringsmål och metoder
Att definiera tydliga optimeringsmål – såsom förbättrad driftseffektivitet, minskad energiförbrukning och förbättrad stabilitet – är en förutsättning för design av intelligenta system. Sedan väljs lämpliga designmetoder, inklusive modellbaserad design, optimeringsalgoritmer och artificiell intelligens, för att identifiera optimala lösningar med hänsyn till flera faktorer.

3.2Materialval och strukturdesign
Efter att ha fastställt optimeringsmål och metoder följer materialval och strukturdesign. Materialvalet tar hänsyn till prestanda, kostnad och tillförlitlighet för att uppfylla praktiska krav. Strukturdesignen beaktar form, storlek, vikt och kompatibilitet med annan utrustning, med målet att vara enkel och kompakt för att förbättra underhåll och drift.

3.3 Prestandautevärdering och experimentell validering
Efter material- och strukturdesign genomförs prestandautevärdering och experimentell validering. Prestandautevärdering använder simulering och datormodellering för att förutsäga beteende, medan experimentell validering innebär verklighetstestning för att samla in prestandadata. Experimentell validering är avgörande för att säkerställa att designen uppfyller praktiska behov och representerar det sista steget i utvecklingen av intelligenta styrsystem.

4.Implementering och experimentell validering av det intelligenta styrsystemet
4.1Implementering och validering av fjärrstyrningsfunktionen
Fjärrstyrning, en viktig funktion i det intelligenta systemet, möjliggör enhetsdrift via internet eller trådlösa nätverk.
(1) En fjärrstyrningsmodul integreras, som stödjer mottagning, tolkning och utförande av fjärrkommandon.
(2) Experimentella tester verifierar noggrannheten och stabilitетность и точность управления на расстоянии. Результаты подтверждают, что система правильно интерпретирует и выполняет команды с своевременным откликом и достаточной скоростью.

4.3 Implementering och validering av tillståndsovervakningsfunktionen
Tillståndsovervakning möjliggör realtidsövervakning av enhetsstatus och tidig anomalidetektering.
(1) Sensorer och datainsamlingsmoduler integreras för kontinuerlig insamling av driftdata.
(2) Dataprocesserings- och analysmoduler utvärderar data för att fastställa normal eller anormal status.
(3) Experiment validerar noggrannheten och pålitligheten i övervakningen. Resultat visar realtidsövervakning av status samt tidiga varningar eller korrigerande åtgärder vid avvikelse.

4.4 Implementering och validering av funktionalitet för tidig felvarning
Funktionalitet för tidig felvarning upptäcker potentiella fel innan de inträffar, vilket minimerar effekterna på produktion och vardagsliv.
(1) En modul för tidig felvarning integreras, med funktioner för feldetektion, diagnostik och varning.
(2) Experiment verifierar värdet och noggrannheten i varningarna. Resultaten visar att systemet pålitligt förutspår och varnar operatörer om iminerande fel med handlingsbara och korrekta notiser.

4.5 Systemprestandautvärdering och analys av experimentella resultat
Efter validering av fjärrstyrning, tillståndsovervakning och felvarningsfunktioner utvärderas den totala systemprestandan baserat på stabilitet, pålitlighet, noggrannhet och svars tid. Analys av experimentella resultat identifierar potentiella problem och områden för förbättring, vilket ger riktlinjer för framtida utveckling.

5.Slutord
Genom implementering av ett intelligensbaserat styrsystem kan fullständigt slutna kopplar uppnå fjärrstyrning, tillståndsovervakning och tidig felvarning, vilket ökar stabiliteten och säkerheten i distributionslinjer. Samtidigt reducerar en optimerad design energiförbrukningen och kostnader under drift, vilket förbättrar ekonomisk effektivitet och miljöhållbarhet.