تکنولوژی نظارت بر موقعیت باز/بسته شدن دیسکانکتورهای فشار قوی

در زمینه عملیات سریع سیستم‌های برق، مکانیزم باز و بسته شدن دیسکنکتورهای فشار قوی در زیرстанسیون‌ها با چالش‌هایی مانند روش‌های عملیاتی پیچیده، حجم کار بالا و کارایی عملیاتی پایین مواجه است. با پیشرفت تکنولوژی‌های تشخیص تصویر و نوآوری‌های سنسوری، زیرستانسیون‌های هوشمند مدرن اکنون به استانداردهای فنی بالاتری برای نظارت بر وضعیت باز/بسته شدن دیسکنکتورهای فشار قوی در طول توسعه زیرساخت‌ها نیاز دارند.

یکپارچه‌سازی تکنولوژی‌های حسگر اینترنت اشیاء (IoT) و ارتباطات بی‌سیم در تجهیزات برق به طور قابل توجهی سطح خودکارسازی و هوشمندسازی سیستم‌های دیسکنکتور فشار قوی را افزایش داده است—با نیازهای آینده شبکه هوشمند و توسعه زیرستانسیون‌ها هماهنگ است. بنابراین، لازم است جنبه‌های کلیدی استفاده از تکنولوژی‌های نظارت بر وضعیت عملیات دیسکنکتورهای فشار قوی بر اساس ساختار داخلی و ویژگی‌های فنی آنها مورد بررسی دقیق‌تر قرار گیرد.

۱. ساختار داخلی دیسکنکتورهای فشار قوی

۱.۱ اجزای هدایت‌کننده

در طی عملیات باز/بسته شدن، سر تماس ثابت دیسکنکتور فشار قوی عمدتاً از صفحات مسی ساخته شده است. دو صفحه مسی با یکدیگر متصل می‌شوند تا یک تیغه تماس تشکیل دهند که حول محور مرکزی چرخش می‌کند تا نظارت بر وضعیت انجام شود. در حالت بسته شدن، این مجموعه به طور محکم روی سر تماس ثابت قفل می‌شود. یک فنر فشار بین دو صفحه مسی نصب شده است تا فشار تماس بین تماس‌های متحرک و ثابت را تنظیم کند.

در طی عملیات، وقتی جریان‌ها در همان جهت از طریق هر دو صفحه می‌گذرند، جذابیت الکترومغناطیسی بین آنها ایجاد می‌شود که فشار تماس را افزایش می‌دهد و پایداری عملیاتی را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، صفحات فولادی روغنی که در دو طرف تیغه تماس نصب شده‌اند، تحت شرایط جریان کوتاه مغناطیس قابل توجهی ایجاد می‌کنند که نیروهای جذابیت متقابل را تولید می‌کنند که فشار تماس را بیشتر می‌کنند و اساساً پایداری مکانیکی مکانیسم باز/بسته شدن دیسکنکتور را بهبود می‌بخشند.

۱.۲ اجزای عایق‌بندی

در سیستم نظارت بر وضعیت، تماس‌های متحرک و ثابت روی حامل‌های مغناطیسی جداگانه نصب شده‌اند—تماس متحرک روی بوش عایق پورسلینی ثابت شده است. برای اطمینان از پایداری مکانیکی و عایق‌بندی الکتریکی بین تماس متحرک و ساختارهای فلزی، از عایق‌بندی میله‌ای پورسلینی استفاده می‌شود.

۱.۳ ساختار پایه

پایه، معمولاً از قاب فولادی ساخته شده است، به عنوان پلتفرم نصب برای عایقات پورسلین (یا بوش‌ها) و محور گردان اصلی عمل می‌کند. باید به درستی زمین شود. چون دیسکنکتورهای فشار قوی قابلیت خاموش کردن قوس الکتریکی ندارند، نقطه قطع واضحی در حالت باز دارند که وضعیت باز/بسته شدن آنها به صورت بصری واضح است.

۲. ویژگی‌های تکنولوژی‌های نظارت بر وضعیت باز/بسته شدن

۲.۱ تکنولوژی تشخیص تصویر

تشخیص تصویر مزایای ذاتی در بصری بودن و سهولت اجرایی دارد. با این حال، به دلیل حجم زیاد و تنوع داده‌های تصویری محیطی در عملیات زیرستانسیون‌ها، نیاز به الگوریتم‌های تشخیص هوشمند پیشرفته—به ویژه آنهایی که شامل پردازش اطلاعات عمقی هستند—وجود دارد. سیستم‌های زیرستانسیون باید داده‌های گرافیکی از تجهیزات مختلف را به طور دقیق شناسایی کرده و ویژگی‌های متمایز را استخراج کنند تا به عنوان پایه تعیین وضعیت دیسکنکتور استفاده شود.

۲.۲ تکنولوژی‌های حسگر مدرن

روش‌های نظارت مدرن از حسگرهای وضعیت، حسگرهای نوری و دیگر دستگاه‌های حسگر پیشرفته برای ردیابی تغییرات دینامیکی وضعیت دیسکنکتور در طول عملیات استفاده می‌کنند. وقتی با روش‌های تشخیص مبتنی بر تماس سنتی ترکیب می‌شوند، معیار "تأیید دوگانه" برای قضاوت وضعیت ایجاد می‌شود—که یک مؤلفه کلیدی برای عملکرد "کنترل توالی یک‌کلیکی" در زیرستانسیون‌های هوشمند است.

۳. ملاحظات کلیدی استفاده از تکنولوژی‌های نظارت بر وضعیت دیسکنکتورها

با تکامل زیرستانسیون‌ها به سمت هوشمندی بیشتر، تکنولوژی‌های نظارت بر وضعیت جدید دیسکنکتورهای فشار قوی برای زیرساخت‌های شبکه هوشمند—به ویژه برای برآوردن نیازهای کنترل توالی یک‌کلیکی—بسیار مهم شده‌اند. مهندسان باید روش‌های نظارت مناسب را بر اساس ساختارهای خاص سیستم انتخاب کنند تا عملکرد قابل اعتماد را تضمین کنند.

۳.۱ تکنولوژی تشخیص تصویر

تشخیص تصویر از دیدگاه پردازش تصویر و پردازش اطلاعات فازی برای استخراج ویژگی‌های متمایز از داده‌های بصری استفاده می‌کند و نیازهای متنوع کاربران را در سناریوهای مختلف برآورده می‌کند. در عمل، موقعیت دیسکنکتور با ضبط تصاویر وضعیت باز/بسته شدن آن و اعمال الگوریتم‌های محاسبات پارامتری و پردازش تصویر هوشمند برای تأیید همخوانی با استانداردهای عملیاتی تعیین می‌شود.

با این حال، این روش دارای دقت تشخیص نسبتاً پایین و حساسیت بالا به تداخلات محیطی (مانند نور، غبار، هوا) است که منجر به افزایش هزینه‌های اجرایی می‌شود. برای رفع این مشکل، داده‌های موقعیت زنده باید به پلتفرم‌های نظارت مرکزی منتقل شوند. کاربردهای فعلی اغلب ربات‌های بازرسی هوشمند زیرستانسیون را که از مدل‌های محاسباتی پیشرفته برای دستیابی به شناسایی دقیق موقعیت استفاده می‌کنند، شامل می‌شوند.

علاوه بر این، برای برآوردن نیازهای شبکه برق چین برای تأیید دیسکنکتورهای کنترل‌شده از راه دور، سیستم‌های نظارت تصویری باید با سیگنال‌های وضعیت کلیدهای قطع به طور محکم یکپارچه شوند. این امر امکان تعیین دقیق وضعیت از طریق چهار مرحله: ضبط تصویر، استخراج ویژگی، پردازش سطوح خاکستری و تشخیص وضعیت—که در نهایت به بارگذاری داده‌ها به مرکز کنترل می‌انجامد—را فراهم می‌کند.

در طی عملیات، روش‌های محاسبات گروهی می‌توانند داده‌های عملیاتی محلی را بهینه کنند، اما همچنان سرعت پایین همگرایی سیستم چالشی است. بنابراین باید از تشخیص وضعیت سوئیچ بر اساس دید ماشینی همراه با منطق دو آستانه‌ای و فیلترهای دامنه فضایی برای کاهش نویز و بهبود استخراج ویژگی‌ها استفاده شود—که در نتیجه کارایی تشخیص را افزایش می‌دهد. با این حال، سیستم‌های نظارت تصویری نیازمند پوشش جامع و از زوایای مختلف هستند؛ در غیر این صورت، تداخل الکترومغناطیسی خارجی ممکن است قابلیت اطمینان نظارت را به شدت کاهش دهد.

۳.۲ فناوری حسگری نوری

حسگری نوری شامل نصب حسگرهای لیزری روی مجموعه تماس متحرک است. یک انتشارکننده لیزری پرتویی را به سمت بازتاب‌کننده هدایت می‌کند؛ وقتی جداکننده در موقعیت خاصی قرار دارد، سیگنال بازتابی توسط حسگر دریافت می‌شود. اگر سیگنال نوری دریافتی از یک آستانه پیش‌تعیین شده بیشتر باشد، سیگنال خروجی الکتریکی به تبع آن کاهش می‌یابد—که امکان استنتاج موقعیت بر اساس تغییر سیگنال را فراهم می‌کند.

برای تضمین کیفیت عملیاتی، دیتکتورهای لیزری فروسرخ نیز می‌توانند تفاوت دمایی بین تماس‌ها را نظارت کنند و این کار توسعه سیستم‌های نظارت هوشمند را پشتیبانی می‌کند. مهندسان تنظیمات یکپارچه‌ای شامل انتشارکننده‌های لیزری، بازتاب‌کننده‌ها و گیرنده‌ها را برای حسگری بی‌سیم موقعیت سر تماس متحرک از طریق مسدود کردن پرتو نوری نصب می‌کنند.

وضعیت واقعی جداکننده باید از طریق ماژول‌های ارتباطی به سیستم‌های کنترل پشتیبان منتقل شود. با این حال، این فناوری نیازمند ترازش بسیار دقیق انتشارکننده‌ها، بازتاب‌کننده‌ها و حسگرهای لیزری است—که چالش‌های قابل توجهی در نصب میدانی ایجاد می‌کند. علاوه بر این، فاصله انتقال مؤثر ذاتاً محدود است. بنابراین مهندسان باید معماری‌های موجود حسگری لیزری را تصفیه کرده و سیستم‌های تخصصی برای جداکننده‌های چرخان افقی توسعه دهند.

با تحلیل تغییرات در سیگنال لیزر دریافتی، فنی‌ها می‌توانند به‌طور قابل اعتماد بین وضعیت‌های باز و بسته تمایز قائل شوند. وضعیت‌های موقعیت جداکننده در جدول ۱ خلاصه شده‌اند.

همانطور که در جدول ۱ نشان داده شده است، فناوری حسگر نوری روشی برای نظارت در کاربردهای عملی ارائه می‌دهد که به تداخل الکترومغناطیسی مقاوم است و آن را مناسب برای محدوده وسیعی از محیط‌ها و سناریوها می‌کند. با این حال، این فناوری نقاط ضعف قابل توجهی دارد: پایداری نسبتاً پایین و امنیت در زمان تشخیص سیستم، عدم توانایی تأیید کامل کیفیت تماس در موقعیت بسته بودن جداکننده، و حساسیت بالا به شرایط آب و هوایی نامساعد مانند باران، برف، رطوبت و دید ضعیف - که منجر به کاهش قابلیت اطمینان و دقت می‌شود.

۳.۳ فناوری تشخیص نقطه تماس

فناوری تشخیص نقطه تماس موقعیت ولوا جداکننده را بر اساس اصل عملیاتی تماس‌های کمکی تعیین می‌کند. این فناوری نیازمند نصب نقاط تماس کمکی در موقعیت‌های خاص باز/بسته بودن جداکننده است و وضعیت واقعی سوئیچ از طریق اتصال این تماس‌ها استنتاج می‌شود.

در طول عملیات، تماس‌های کمکی می‌توانند در مناطق فشار بالا یا فشار پایین نصب شوند. وقتی در منطقه فشار بالا قرار دارند، حرکت مکانیکی تولید شده توسط عمل باز/بسته کردن جداکننده تماس‌های کمکی را فیزیکی فعال می‌کند. وضعیت عملیاتی این تماس‌های کمکی سپس به طور مستقیم کنترل یا نشان‌دهنده موقعیت باز یا بسته بودن جداکننده می‌شود و باعث انعکاس دقیق وضعیت زنده آن می‌شود. با این حال، پس از عملیات طولانی مدت، سایش مکانیکی و عدم ترازی می‌تواند عملکرد را تضعیف کند و بهینه‌سازی و به‌روزرسانی لازم است.

وقتی در منطقه فشار پایین نصب می‌شوند، سیستم به اجزای متحرک داخل کابین کنترل برای فعال کردن مکانیکی تماس‌های کمکی تکیه می‌کند و این باعث انجام عملیات باز/بسته می‌شود. این روش شامل مکانیزم‌های انتقال چند مرحله‌ای برای انعکاس وضعیت سر تماس است. اگر هر کدام از اجزای این زنجیره مکانیکی خراب شود یا اختلال پیدا کند، سیستم ممکن است قادر به نشان دادن دقیق وضعیت عملیاتی واقعی جداکننده نباشد.

۴. روندهای توسعه آینده

در حال حاضر، تحقیقات و پیشرفت‌های فناوری در سیستم‌های نظارت بر عملیات جداکننده‌های فشار بالا در چین به طور فزاینده‌ای جامع می‌شوند. با این حال، بسیاری از زیرстанسیون‌های داخلی همچنان به رویه‌های سوئیچینگ دستی سنتی متکی هستند. این رویه نیازمند این است که اپراتورها هر مرحله را به طور مکرر در محل اجرا کنند که منجر به ناکارآمدی می‌شود. حتی برای ناهماهنگی‌های سیگنال ساده، فنی‌ها مجبور به سفر فیزیکی به محل می‌شوند. وابستگی طولانی‌مدت به عملیات دستی خطرات خطاهای انسانی، اغفال عملیات و سرعت کم سوئیچینگ را افزایش می‌دهد.

با ادغام و پیشرفت مداوم فناوری‌ها، از جمله تشخیص تصویر، شبکه‌های حسگر، اندازه‌گیری لیزری و حسگرهای فشار، آرایه متنوعی از روش‌های تعیین موقعیت جداکننده ظاهر شده است. این همگرایی فناوری‌ها جهت‌های تحقیقاتی جدید و پشتیبانی بنیادی برای خودکارسازی و هوشمندسازی جداکننده‌های فشار بالای هوشمند فراهم می‌کند.

۵. نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، نظارت بر موقعیت باز/بسته بودن جداکننده‌های فشار بالا شامل روش‌های عملیاتی پیچیده و متنوعی است. نگهداری معمول همچنان بخشی به تفکیک دستی در محل برای ارزیابی شرایط عملیاتی زنده وابسته است و تمام عملیات باید به طور strikt به پروتکل‌های فنی ایجاد شده پایبند باشند. جهت آینده در ادغام هوش مصنوعی به سیستم‌های نظارت برای رسیدن به تشخیص موقعیت هوشمند، خودکار و قابل اعتماد است—راه را برای زیرساخت‌های هوشمند زیرستانسیون نسل بعدی هموار می‌کند.