Τεχνολογία Εποπτείας για τη Θέση Ανοικτή/Κλειστή Υψηλής Τάσης Διακοπτικών

Στο πλαίσιο της υψηλής ταχύτητας λειτουργίας των συστημάτων ενέργειας, ο μηχανισμός ανοίγματος και κλεισίματος των υψηλής τάσης αποσυνδέστριών στις υποσταθμείς αντιμετωπίζει προκλήσεις όπως πολύπλοκες διαδικασίες λειτουργίας, μεγάλο φόρτο εργασίας και χαμηλή αποδοτικότητα. Με την πρόοδο των τεχνολογιών αναγνώρισης εικόνας και τις καινοτομίες σε αισθητήρες, οι σύγχρονες νοηματικές υποσταθμείς απαιτούν τώρα υψηλότερα τεχνικά πρότυπα για την παρακολούθηση των θέσεων ανοίγματος/κλεισίματος των υψηλής τάσης αποσυνδέστριών κατά την ανάπτυξη της υποδομής.

Η ολοκλήρωση των τεχνολογιών αισθητήρων IoT (Internet of Things) και της άτακτης επικοινωνίας στην εξοπλισμός ενέργειας έχει βελτιώσει σημαντικά τα επίπεδα αυτοματισμού και νοημοσύνης των συστημάτων υψηλής τάσης αποσυνδέστριών—εναρμονιζόμενη με τις μελλοντικές απαιτήσεις για την ανάπτυξη νοηματικών δικτύων και υποσταθμείων. Επομένως, είναι απαραίτητο να διεξαχθεί περαιτέρω έρευνα στα κλειδιά εφαρμογής των τεχνολογιών παρακολούθησης θέσεων για τις λειτουργίες ανοίγματος/κλεισίματος των υψηλής τάσης αποσυνδέστριών, με βάση την εσωτερική δομή και τα τεχνικά χαρακτηριστικά.

1. Εσωτερική Δομή των Υψηλής Τάσης Αποσυνδέστριών

1.1 Συνδυαστικά Στοιχεία

Κατά τις λειτουργίες ανοίγματος/κλεισίματος, το στατικό επαφής τερματικό μιας υψηλής τάσης αποσυνδέστριας είναι κυρίως κατασκευασμένο από δορυφορικά πλάκες. Δύο τέτοιες πλάκες συνδέονται για να σχηματίσουν ένα επαφής φακό, το οποίο περιστρέφεται γύρω από έναν κεντρικό άξονα για να επιτρέψει την παρακολούθηση της κατάστασης. Κατά την κλείσιμη, αυτή η συνδυασμός κρατά ασφαλώς το στατικό επαφής κεφάλι. Ένας ιστοστροφικός είναι εγκατεστημένος μεταξύ των δύο πλακών για να ρυθμίζει την πίεση επαφής μεταξύ των κινητών και στατικών επαφών.

Κατά την λειτουργία, όταν οι ροές ρέουν στην ίδια κατεύθυνση μέσω και των δύο πλακών, παράγεται μαγνητική έλξη μεταξύ τους, αυξάνοντας την πίεση επαφής και ενισχύοντας τη σταθερότητα της λειτουργίας. Επιπλέον, ενδυματικά σταθμισμένες σταθμισμένες πλάκες που είναι εγκατεστημένες στις δύο πλευρές του επαφής φακού παράγουν σημαντική μαγνητοποίηση υπό συνθήκες σύντομης ροής, παράγοντας δυνάμεις έλξης που ενισχύουν περαιτέρω την πίεση επαφής και βελτιώνουν θεμελιωδώς τη μηχανική σταθερότητα του μηχανισμού ανοίγματος/κλεισίματος της αποσυνδέστριας.

1.2 Εξωτερικά Στοιχεία

Στο σύστημα παρακολούθησης θέσης, τα κινητά και στατικά επαφής είναι εγκατεστημένα σε ξεχωριστά μαγνητικά υποστηρίγματα—το κινητό επαφής είναι στερεωμένο σε έναν πορσελάνινο απομονωτή στύλο. Για να εξασφαλιστεί η μηχανική σταθερότητα και η ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ του κινητού επαφής και των μεταλλικών κατασκευών, χρησιμοποιείται ένας πορσελάνινος απομονωτής στύλος.

1.3 Βάση Δομής

Η βάση, συνήθως κατασκευασμένη από έναν ανατριχιαστικό πίνακα, λειτουργεί ως εγκατάσταση πλατφόρμας για πορσελάνινους απομονωτές (ή στύλους) και τον κύριο άξονα οδηγίας. Πρέπει να είναι σωστά εδαφικά. Επειδή οι υψηλής τάσης αποσυνδέστριες δεν έχουν δυνατότητα σβήσιμου της αρκτικής, διαθέτουν ένα σαφώς ορατό σημείο διάλυσης όταν είναι ανοιχτές, κάνοντας την κατάσταση ανοίγματος/κλεισίματος οπτικά έμμεση.

2. Χαρακτηριστικά Τεχνολογιών Παρακολούθησης Θέσεων Ανοίγματος/Κλεισίματος

2.1 Τεχνολογία Αναγνώρισης Εικόνας

Η αναγνώριση εικόνας προσφέρει φυσικά πλεονεκτήματα στην οπτική έμμεση και την εύκολη εφαρμογή. Ωστόσο, λόγω του μεγάλου όγκου και της ποικιλομορφίας των περιβαλλοντικών δεδομένων εικόνας στις λειτουργίες των υποσταθμείων, απαιτούνται προηγμένα νοηματικά αλγόριθμα αναγνώρισης, ειδικά εκείνα που εμπλέκονται στην επεξεργασία πληροφοριών βάθους. Τα συστήματα υποσταθμείων πρέπει να αναγνωρίζουν ακριβώς τα γραφικά δεδομένα από διάφορα συστήματα και να εξάγουν διακριτικά χαρακτηριστικά για να χρησιμεύσουν ως βάση για την καθορίση της κατάστασης της θέσης της αποσυνδέστριας.

2.2 Σύγχρονες Τεχνολογίες Αισθητήρων

Οι σύγχρονες προσεγγιστικές μεθόδους εκμεταλλεύονται αισθητήρες στάσης, οπτικούς αισθητήρες και άλλα προηγμένα αισθητήρια συστήματα για την παρακολούθηση των δυναμικών αλλαγών στη θέση της αποσυνδέστριας κατά την λειτουργία. Όταν συνδυάζονται με παραδοσιακές μεθόδους ανίχνευσης επαφής, σχηματίζουν ένα κριτήριο "διπλής επιβεβαίωσης" για την κρίση της θέσης—έναν κρίσιμο παράγοντα για τη λειτουργία "μιας κλικ σειριακής ελέγχου" στις νοηματικές υποσταθμείς.

3. Κλειδιά Εφαρμογών Τεχνολογιών Παρακολούθησης Θέσεων Αποσυνδέστριας

Καθώς οι υποσταθμείς εξελίσσονται προς μεγαλύτερη νοημοσύνη, οι νέες γενιές τεχνολογιών παρακολούθησης θέσεων για υψηλής τάσης αποσυνδέστριες έχουν γίνει καθοριστικές για την υποδομή νοηματικών δικτύων—ειδικά για να εξυπηρετήσουν τις απαιτήσεις της λειτουργίας "μιας κλικ σειριακής ελέγχου". Οι μηχανικοί πρέπει να επιλέξουν κατάλληλες τεχνικές παρακολούθησης με βάση συγκεκριμένες συνθήκες συστήματος για να εξασφαλίσουν αξιόπιστη απόδοση.

3.1 Τεχνολογία Αναγνώρισης Εικόνας

Η αναγνώριση εικόνας ενσωματώνει την οπτική υπολογιστών με την επεξεργασία ορεινών πληροφοριών για να εξάγει διακριτικά χαρακτηριστικά από τα οπτικά δεδομένα, ικανοποιώντας ποικίλες απαιτήσεις χρηστών σε διαφορετικά σενάρια. Στην πράξη, η θέση της αποσυνδέστριας καθορίζεται με την καταγραφή εικόνων της κατάστασης ανοίγματος/κλεισίματος και την εφαρμογή νοηματικών αλγορίθμων υπολογισμού παραμέτρων και επεξεργασίας εικόνας για την επαλήθευση της συμμόρφωσης με τα πρότυπα λειτουργίας.

Ωστόσο, αυτή η μέθοδος υποφέρει από αναλογικά χαμηλή ακρίβεια αναγνώρισης και υψηλή ευαισθησία στην περιβαλλοντική αλλοίωση (π.χ. φωτεινότητα, σκόνη, καιρός), οδηγώντας σε αυξημένο κόστος εφαρμογής. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, τα πραγματικά δεδομένα θέσης πρέπει να μεταφέρονται σε κεντρικές πλατφόρμες παρακολούθησης. Οι τρέχουσες εφαρμογές συχνά ενσωματώνουν νοηματικά ρομπότ επιθεώρησης υποσταθμείων που χρησιμοποιούν προηγμένα υπολογιστικά μοντέλα για την προσαρμογή ακριβούς αναγνώρισης θέσης.

Επιπλέον, για να εκπληρώσουν τις απαιτήσεις του Κινέζικου δικτύου ενέργειας για απομακρυσμένη επαλήθευση της θέσης της αποσυνδέστριας, τα συστήματα παρακολούθησης εικόνας πρέπει να ενσωματώνονται στενά με τα σήματα θέσης εναλλαγής. Αυτό επιτρέπει την ακριβή καθορίση της κατάστασης μέσω ενός τεσσάρων-ημιτονιών διαδικασίας: απόκτηση εικόνας, απόσυρση χαρακτηριστικών, επεξεργασία κλίμακας και αναγνώριση κατάστασης—καταλήγοντας στην ανέβαση δεδομένων στο κέντρο ελέγχου.

Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, οι μεθόδοι συνδυασμένων υπολογισμών μπορούν να βελτιώσουν τα τοπικά λειτουργικά δεδομένα, αν και η αργή σύγκλιση του συστήματος παραμένει πρόκληση. Συνεπώς, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί η ανίχνευση της κατάστασης του διακόπτη με βάση τη μηχανική οράση, μαζί με τη διπλή λογική ορίων και τη φιλτράριση στο χωρικό πεδίο για την καταστολή του θορύβου και τη βελτίωση της εξαγωγής χαρακτηριστικών - με αυτόν τον τρόπο βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα αναγνώρισης. Ωστόσο, τα συστήματα βιντεοεπιτήρησης απαιτούν ολοκληρωμένη, πολυγωνική κάλυψη· διαφορετικά, η εξωτερική ηλεκτρομαγνητική διατάραξη μπορεί να υπονομεύσει σοβαρά την αξιοπιστία της επιτήρησης.

3.2 Τεχνολογία Οπτικής Αίσθησης

Η οπτική αίσθηση περιλαμβάνει την εγκατάσταση λασερ συστημάτων αισθητήρων στην κινούμενη επαφή. Ένας εκτοξευτής λασερ κατευθύνει ένα πύκνο προς έναν ανακλαστή· όταν ο διακόπτης είναι σε συγκεκριμένη θέση, το ανακλαστικό σήμα λαμβάνεται από τον αισθητήρα. Εάν το λαμβανόμενο οπτικό σήμα υπερβαίνει ένα προκαθορισμένο όριο, τότε το ηλεκτρικό εξοδικό σήμα μειώνεται ανάλογα - επιτρέποντας την αναδυσμένη αναφορά της θέσης με βάση τη μεταβολή του σήματος.

Για να εξασφαλιστεί η ποιότητα λειτουργίας, οι αισθητήρες λασερ θερμοκρασίας μπορούν επίσης να επιτηρούν τις διαφορές θερμοκρασίας στις επαφές, υποστηρίζοντας την ανάπτυξη νοηματικών συστημάτων επιτήρησης. Οι μηχανικοί εγκαθιστούν ολοκληρωμένες διατάξεις που αποτελούνται από εκτοξευτές λασερ, ανακλαστήρες και αισθητήρες για την ασύρματη αίσθηση της θέσης της κινούμενης κεφαλής επαφής μέσω της διακοπής του φωτεινού πυκνού.

Η πραγματική κατάσταση του διακόπτη πρέπει να μεταδίδεται στα συστήματα ελέγχου πίσω από το παραθύρο μέσω μονάδων επικοινωνίας. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία απαιτεί εξαιρετικά ακριβή στοίχιση των εκτοξευτών λασερ, ανακλαστήρων και αισθητήρων - παρουσιάζοντας σημαντικές προκλήσεις κατά την εγκατάσταση στο πεδίο. Επιπλέον, η αποτελεσματική απόσταση μεταφοράς είναι φυσικά περιορισμένη. Συνεπώς, οι μηχανικοί θα πρέπει να βελτιώσουν τις υφιστάμενες αρχιτεκτονικές αισθητήρων λασερ για την ανάπτυξη ειδικών συστημάτων που είναι προσαρμοσμένα για κινούμενους διακόπτες που περιστρέφονται οριζόντια.

Με την ανάλυση των μεταβολών στο λαμβανόμενο σήμα λασερ, οι τεχνικοί μπορούν να αναγνωρίσουν αξιόπιστα τις καταστάσεις ανοιχτού και κλειστού. Οι καταστάσεις θέσης του διακόπτη συνοψίζονται στο Πίνακα 1.

Όπως φαίνεται στο Πίνακα 1, η τεχνολογία της φωτεινής αίσθησης προσφέρει μια μέθοδο παρακολούθησης σε πρακτικές εφαρμογές που είναι ανυποδόξια σε ηλεκτρομαγνητικές επεμβολές, κάνοντάς την κατάλληλη για μια ευρεία γama περιβάλλοντα και σεναρία. Ωστόσο, παρουσιάζει σημαντικά προβλήματα: ανάλογα χαμηλή σταθερότητα και ασφάλεια κατά την ανίχνευση του συστήματος, αδυναμία να επαληθεύσει πλήρως την ποιότητα του επαφής όταν ο διαχωριστής είναι σε κλειστή θέση, και υψηλή ευαισθησία σε ανεπιθύμητες κλιματικές συνθήκες, όπως βροχή, χιόνι, υγρασία και κακή ορατότητα, που οδηγούν σε μειωμένη αξιοπιστία και ακρίβεια.

3.3 Τεχνολογία Ανίχνευσης Σημείων Επαφής

Η τεχνολογία ανίχνευσης σημείων επαφής καθορίζει τη θέση του βαλβίδα διαχωριστή με βάση τη λειτουργία συναξιών βοηθητικών επαφών. Απαιτεί την εγκατάσταση σημείων βοηθητικών επαφών σε συγκεκριμένες θέσεις ανοίγματος/κλεισίματος του διαχωριστή, με την πραγματική κατάσταση του διακόπτη να προσδιορίζεται από τη σύνδεση αυτών των επαφών.

Κατά τη λειτουργία, οι βοηθητικές επαφές μπορούν να εγκατασταθούν είτε σε ζώνες υψηλής είτε χαμηλής τάσης. Όταν εγκατασταθούν στη ζώνη υψηλής τάσης, η μηχανική κίνηση που παράγεται από την ενέργεια ανοίγματος/κλεισίματος του διαχωριστή ενεργοποιεί φυσικά τις βοηθητικές επαφές. Η λειτουργική κατάσταση αυτών των βοηθητικών επαφών ελέγχει άμεσα ή δείχνει την θέση ανοιχτή ή κλειστή του διαχωριστή, επιτρέποντας μια εξαιρετικά ακριβή αντιπροσώπευση της πραγματικής κατάστασής του. Ωστόσο, μετά από μακροχρόνια λειτουργία, η μηχανική συντρίβηση και η ασυμμετρία μπορεί να επηρεάσει την απόδοση, επιβάλλοντας βελτιώσεις και ενημερώσεις.

Όταν εγκατασταθούν στη ζώνη χαμηλής τάσης, το σύστημα εξαρτάται από τα εσωτερικά κινούμενα στοιχεία μέσα στο πάνελ ελέγχου για τη μηχανική ενεργοποίηση των βοηθητικών επαφών, οπότε ολοκληρώνεται η βασική λειτουργία ανοίγματος/κλεισίματος. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει πολυστάδιους μηχανισμούς μεταφοράς για την αντιπροσώπευση της κατάστασης της κεφαλής επαφής. Εάν κάποιο στοιχείο σε αυτή τη μηχανική αλυσίδα αποτυγχάνει ή δεν λειτουργεί σωστά, το σύστημα μπορεί να μην αντιπροσωπεύει ακριβώς την πραγματική λειτουργική κατάσταση του διαχωριστή.

4. Μελλοντικές Τάσεις Ανάπτυξης

Παρόλο που οι ερευνητικές και τεχνολογικές εξελίξεις στα συστήματα παρακολούθησης των λειτουργιών διαχωριστών υψηλής τάσης στην Κίνα γίνονται όλο και πιο ολοκληρωμένες, πολλά εσωτερικά υποσταθμια παραμένουν ακόμη εξαρτημένα από παραδοσιακές μανουάλες διαδικασίες στροφής. Αυτή η προσέγγιση απαιτεί από τους τεχνικούς να εκτελούν επανειλημμένα κάθε βήμα επιτόπου, προκαλώντας αποτελεσματικότητα. Ακόμη και για απλές ανωμαλίες σημάτων, οι τεχνικοί πρέπει να μετακινηθούν στον τόπο. Η μακροχρόνια εξάρτηση από μανουάλες λειτουργίες αυξάνει τους κινδύνους ανθρωπίνων λαθών, παραλείψεων και βραδύτητας στη στροφή.

Με τη συνεχή ολοκλήρωση και πρόοδο των τεχνολογιών, περιλαμβανομένων της αναγνώρισης εικόνων, των δικτύων αισθητήρων, της μέτρησης λέιζερ και της αισθητήρας πίεσης, έχουν εμφανιστεί ποικίλες μεθόδους για την αποφάσιση της θέσης του διαχωριστή. Αυτή η τεχνολογική σύγκλιση παρέχει νέες κατευθύνσεις έρευνας και βασική υποστήριξη για την αυτοματοποίηση και την εξέλιξη των εξελιγμένων διαχωριστών υψηλής τάσης.

5. Συμπέρασμα

Συνοψίζοντας, η παρακολούθηση της θέσης ανοίγματος/κλεισίματος των διαχωριστών υψηλής τάσης περιλαμβάνει περίπλοκες και ποικίλες λειτουργικές διαδικασίες. Η συνήθης συντήρηση εξαρτάται ακόμη μερικώς από την επιτόπια μανουάλη επιθεώρηση για την εκτίμηση των πραγματικών λειτουργικών συνθηκών, και όλες οι λειτουργίες πρέπει να συμμορφώνονται αυστηρά με τα εγκεκριμένα τεχνικά πρωτόκολλα. Η μελλοντική κατεύθυνση βρίσκεται στην ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης στα συστήματα παρακολούθησης, προκειμένου να επιτευχθεί τελικά η εξελιγμένη, αυτόνομη και αξιόπιστη ανίχνευση θέσης, δημιουργώντας το δρόμο για την υποδομή των επόμενης γενιάς εξελιγμένων υποσταθμιών.