تكنولوجيا المراقبة لموضع الفتح والإغلاق للمفاصيل الكهربائية ذات الجهد العالي

في سياق تشغيل أنظمة الطاقة بسرعة عالية، تواجه آلية فتح وإغلاق المفصلات الكهربائية ذات الجهد العالي في محطات التحويل تحديات مثل إجراءات التشغيل المعقدة، وحجم العمل الكبير، وكفاءة التشغيل المنخفضة. ومع تقدم تقنيات التعرف على الصور والابتكارات الحسية، تتطلب محطات التحويل الذكية الحديثة معايير تقنية أعلى لمراقبة موضع الفتح والإغلاق للمفصلات الكهربائية ذات الجهد العالي أثناء التطوير البنائي.

لقد أدى دمج تقنيات إنترنت الأشياء الحسية والاتصال اللاسلكي في معدات الطاقة إلى تعزيز كبير في مستويات الأتمتة والذكاء لأنظمة المفصلات الكهربائية ذات الجهد العالي - مما يتوافق مع متطلبات المستقبل لتطوير الشبكات الذكية ومحطات التحويل. لذلك، من الضروري استكشاف جوانب التطبيق الرئيسية لتقنيات مراقبة المواقع لعمليات فتح وإغلاق المفصلات الكهربائية ذات الجهد العالي بناءً على هيكلها الداخلي والخصائص التقنية لها.

1. الهيكل الداخلي للمفصلات الكهربائية ذات الجهد العالي

1.1 المكونات الموصلة

خلال عمليات الفتح والإغلاق، يتم بناء طرف الاتصال الثابت للمفصل الكهربائي ذو الجهد العالي بشكل أساسي من صفائح النحاس. ترتبط صفحتان من النحاس معًا لتشكيل شفرة اتصال، والتي تدور حول محور مركزي لتمكين مراقبة الحالة. عند الإغلاق، تقوم هذه التجميعة بإحكام الضغط على رأس الاتصال الثابت. يتم تركيب ربيع ضاغط بين صفحتي النحاس لتوفير ضغط الاتصال بين الاتصال المتحرك والثابت.

خلال التشغيل، عندما يتدفق التيار في نفس الاتجاه عبر الصفحتين، يتم إنتاج جاذبية كهرومغناطيسية بينهما، مما يزيد من ضغط الاتصال ويحسن الاستقرار التشغيلي. بالإضافة إلى ذلك، تنتج صفائح الصلب المجلفنة الموجودة على الجانبين من شفرة الاتصال مغناطيسية واضحة تحت ظروف التيار القصير، مما يولد قوى جاذبة متبادلة تعزز ضغط الاتصال وتقوم بشكل أساسي بتحسين الاستقرار الميكانيكي لآلية فتح وإغلاق المفصل الكهربائي.

1.2 المكونات العازلة

في نظام مراقبة المواقع، يتم تثبيت الاتصالات المتحركة والثابتة على دعامات مغناطيسية منفصلة - يتم تثبيت الاتصال المتحرك على عازل خزفي. لضمان الاستقرار الميكانيكي والعزل الكهربائي بين الاتصال المتحرك والهياكل المعدنية، يتم استخدام عازل خزفي على شكل قضيب.

1.3 الهيكل الأساسي

يعمل الأساس، الذي يتم بناؤه عادةً من إطار فولاذي، كمنصة تركيب للعازلات الخزفية (أو الأكمام) والمحور الرئيسي للقيادة. يجب أن يكون مثبتًا بشكل صحيح. نظرًا لعدم وجود قدرة لإخماد القوس الكهربائي في المفصلات الكهربائية ذات الجهد العالي، فإنها تتميز بنقطة انقطاع مرئية بوضوح عند الفتح، مما يجعل حالة الفتح والإغلاق بديهية بصريًا.

2. خصائص تقنيات مراقبة موضع الفتح والإغلاق

2.1 تقنية التعرف على الصور

توفر تقنية التعرف على الصور مزايا متأصلة في البديهة البصرية وسهولة التنفيذ. ومع ذلك، بسبب حجم البيانات الصورية الكبيرة والتغيرات البيئية في عمليات محطات التحويل، يتطلب الأمر خوارزميات التعرف الذكي المتقدمة - خاصة تلك التي تنطوي على معالجة المعلومات العميقة. يجب أن تكون أنظمة محطات التحويل قادرة على التعرف بدقة على بيانات الرسوم البيانية من مختلف الأجهزة واستخراج الميزات المميزة لتكون أساسًا لتحديد حالة موقع المفصل الكهربائي.

2.2 التقنيات الحسية الحديثة

تعتمد الطرق الحديثة لمراقبة المواقع على أجهزة استشعار الموقف وأجهزة الاستشعار البصرية وغيرها من أجهزة الاستشعار المتقدمة لتتبع التغييرات الديناميكية في موقع المفصل الكهربائي أثناء التشغيل. عند الجمع مع طرق الكشف التقليدية المستندة على الاتصال، تشكل معيار "تأكيد مزدوج" لحكم المواقع - وهو عاملاً حاسمًا لتحقيق وظيفة "التحكم التتابعي بضغطة واحدة" في محطات التحويل الذكية.

3. اعتبارات التطبيق الرئيسية لتقنيات مراقبة مواقع المفصل الكهربائي

مع تطور محطات التحويل نحو الذكاء الأكبر، أصبحت تقنيات مراقبة المواقع الجديدة للمفصلات الكهربائية ذات الجهد العالي محورية لبنية تحتية الشبكة الذكية - خاصة لتلبية متطلبات التحكم التتابعي بضغطة واحدة. يجب على المهندسين اختيار تقنيات المراقبة المناسبة بناءً على التكوينات النظامية الخاصة للتأكد من الأداء الموثوق به.

3.1 تقنية التعرف على الصور

تدمج تقنية التعرف على الصور الرؤية الحاسوبية ومعالجة المعلومات الضبابية لاستخراج الميزات المميزة من البيانات البصرية، مما يلبي متطلبات المستخدمين المختلفة في السيناريوهات المتباينة. في الممارسة العملية، يتم تحديد موقع المفصل الكهربائي عن طريق التقاط صور لحالته المفتوحة والمغلقة وتطبيق خوارزميات حساب المعلمات الذكية ومعالجة الصور للتحقق من مطابقتها للمعايير التشغيلية.

ومع ذلك، تعاني هذه الطريقة من دقة التعرف النسبية المنخفضة والعرضة العالية للتشويش البيئي (مثل الإضاءة، الغبار، الطقس)، مما يؤدي إلى زيادة تكلفة التنفيذ. للتغلب على هذا، يجب نقل بيانات الموقع في الوقت الحقيقي إلى منصات المراقبة المركزية. غالبًا ما تستخدم التطبيقات الحالية الروبوتات الذكية لتفتيش محطات التحويل التي تستعمل نماذج حسابية متقدمة لتحقيق تحديد المواقع بدقة.

بالإضافة إلى ذلك، لتنفيذ متطلبات شبكة الطاقة الصينية للتحقق عن بعد من موضع المفصل الكهربائي، يجب دمج أنظمة مراقبة الصور بإشارات موضع المفتاح. وهذا يسمح بتحديد الحالة بدقة من خلال عملية بأربع مراحل: التقاط الصورة، استخراج الميزات، معالجة الرمادي، وتحديد الحالة - مما يؤدي إلى تحميل البيانات إلى مركز التحكم.

خلال التشغيل، يمكن لطرق الحوسبة المجمعة تحسين البيانات التشغيلية المحلية، رغم أن بطء التقارب في النظام يظل تحديًا. وبالتالي، يجب اعتماد تقنية التعرف على حالة المقاطع القائمة على الرؤية الآلية مع المنطق ذو العتبتين والتصفية في المجال المكاني لقمع الضوضاء وتعزيز استخراج الميزات—وبالتالي تحسين كفاءة التعرف. ومع ذلك، تتطلب أنظمة مراقبة الفيديو تغطية شاملة من عدة زوايا، وإلا فقد يضر التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي بشكل كبير بموثوقية المراقبة.

3.2 تقنية الاستشعار البصري

تتضمن التقنية البصرية تركيب أجهزة استشعار ليزرية على مجموعة الأجزاء المتحركة للاتصال. يقوم مصدر الليزر بإرسال شعاع نحو مرآة عاكسة؛ عندما يكون المقاطع في وضع معين، يتم استقبال الإشارة المنعكسة بواسطة جهاز الاستشعار. إذا تجاوزت الإشارة البصرية المستلمة قيمة حدية محددة مسبقًا، فسوف تنخفض الإشارة الكهربائية الناتجة وفقًا لذلك—مما يسمح باستنتاج الوضع بناءً على تغير الإشارة.

لضمان جودة التشغيل، يمكن أيضًا لمendetectors الأشعة تحت الحمراء مراقبة الفروقات الحرارية عبر نقاط الاتصال، مما يدعم تطوير أنظمة المراقبة الذكية. يقوم المهندسون بتثبيت إعدادات متكاملة تتكون من مصادر الليزر والعواكس والأجهزة المستقبلة لاستشعار موقع رأس الاتصال المتحرك عن بعد عبر انقطاع شعاع الضوء.

يجب نقل حالة المقاطع في الوقت الفعلي إلى أنظمة التحكم الخلفية عبر الوحدات الاتصالية. ومع ذلك، تتطلب هذه التقنية تعاينًا دقيقًا للغاية لمصادر الليزر والعواكس والأجهزة المستقبلة—مما يشكل تحديات كبيرة أثناء التركيب في الميدان. بالإضافة إلى ذلك، فإن المسافة الفعالة للنقل محدودة بالفطرة. لذا، يجب على المهندسين تحسين هياكل الاستشعار بالليزر الموجودة لتطوير أنظمة متخصصة مصممة للمقاطع الدوارة أفقيًا.

من خلال تحليل التغيرات في الإشارة البصرية المستلمة، يمكن للتقنيين التمييز بشكل موثوق بين الحالات المفتوحة والمغلقة. يتم تلخيص حالات مواقع المقاطع في الجدول 1.

كما هو موضح في الجدول 1، تقدم تقنية الاستشعار الضوئي طريقة رصد في التطبيقات العملية تكون مناعية ضد التداخل الكهرومغناطيسي، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من البيئات والسيناريوهات. ومع ذلك، فإن لها عيوب بارزة: الاستقرار النسبي والأمان أثناء كشف النظام منخفض نسبياً، عدم القدرة على التحقق بشكل كامل من جودة الاتصال عندما يكون الفاصل في وضع الإغلاق، والعُرضة العالية للظروف الجوية السيئة مثل المطر والثلوج والرطوبة وقلة الرؤية - مما يؤدي إلى انخفاض في الموثوقية والدقة.

3.3 تقنية كشف نقطة الاتصال

تعتمد تقنية كشف نقطة الاتصال على تحديد موقع صمام الفاصل بناءً على مبدأ عمل نقاط الاتصال المساعدة. يتطلب الأمر تثبيت نقاط اتصال مساعدة في مواقع فتح وإغلاق معينة للفاصل، مع استنتاج الحالة الفعلية للمفتاح من خلال توصيل هذه النقاط.

خلال التشغيل، يمكن تثبيت نقاط الاتصال المساعدة في المناطق ذات الجهد العالي أو المنخفض. عند وضعها في منطقة الجهد العالي، يتم تشغيل النقاط المساعدة بميكانيكا الحركة الناتجة عن عملية فتح وإغلاق الفاصل. ثم تقوم حالة تشغيل هذه النقاط المساعدة بالتحكم مباشرة أو إظهار وضع فتح أو إغلاق الفاصل، مما يسمح بتعبير دقيق للغاية عن حالته الفعلية. ومع ذلك، بعد فترة طويلة من التشغيل، قد تتدهور الأداء بسبب التآكل الميكانيكي والتزحزح، مما يتطلب تحسينات وترقيات.

عند التثبيت في المنطقة ذات الجهد المنخفض، تعتمد النظام على المكونات المتحركة الداخلية داخل خزانة التحكم لتحفيز النقاط المساعدة ميكانيكياً، وبالتالي إكمال عملية الفتح والإغلاق الأساسية. تعتمد هذه الطريقة على آليات نقل متعددة المراحل لتظهر حالة رأس الاتصال. إذا فشل أي مكون في هذه السلسلة الميكانيكية أو تعطل، فقد يفشل النظام في تمثيل الحالة التشغيلية الحقيقية للفاصل بدقة.

4. اتجاهات التطور المستقبلية

حالياً، تصبح الأبحاث والتقدم التكنولوجي في أنظمة الرصد لعمليات فاصل الجهد العالي في الصين أكثر شمولية. ومع ذلك، لا تزال العديد من محطات التحويل المحلية تعتمد على إجراءات التبديل اليدوية التقليدية. تتطلب هذه الطريقة من المشغلين تنفيذ كل خطوة على الموقع بشكل متكرر، مما يؤدي إلى عدم كفاءة. حتى بالنسبة للأخطاء البسيطة في الإشارات، يجب على الفنيين السفر إلى الموقع. يزيد الاعتماد طويل الأمد على العمليات اليدوية من مخاطر الخطأ البشري وتخطي العمليات وبطء سرعة التبديل.

مع التكامل المستمر والتطور التكنولوجي - بما في ذلك التعرف على الصور والشبكات الاستشعارية والقياس بالليزر والاستشعار بالضغط - ظهرت مجموعة متنوعة من الطرق لتحديد وضع الفاصل. توفر هذه التقارب التكنولوجي اتجاهات بحث جديدة ودعم أساسي لأتمتة وذكاء الفواصل ذات الجهد العالي الذكية.

5. الخلاصة

باختصار، تتضمن مراقبة وضع فتح وإغلاق الفواصل ذات الجهد العالي إجراءات تشغيلية معقدة ومتنوعة. لا تزال الصيانة الروتينية تعتمد جزئياً على التفتيش اليدوي على الموقع لتقييم الظروف التشغيلية الفعلية، ويجب أن تلتزم جميع العمليات ببروتوكولات تقنية محددة. يكمن الاتجاه المستقبلي في دمج الذكاء الاصطناعي في أنظمة الرصد لتحقيق الكشف الذكي والاستقلالي والموثوق به عن الوضع - مما يفتح الطريق لبنية تحتية ذكية للمحطات التحويلية الجيل القادم.