Korkean jännitteen eristyskytkinten auki- ja kiinni-olotilanteiden valvontatekniikka

Voimajärjestelmien nopean toiminnan yhteydessä alueellisten sähköasemien korkeanpaineisten erottimien avaussulukoneismekanismi kohtaa haasteita kuten monimutkaiset toimintamenetelmät, suuret työmäärät ja alhainen toimintatehokkuus. Kuvantunnistusteknologioiden ja anturiteknologian edistymisen myötä modernit älykkäät sähköasemat vaativat nykyään korkeampia teknisiä standardeja korkeanpaineisten erottimien avoimen/suljetun aseman valvonnassa infrastruktuurin kehityksen yhteydessä.

Sähkö-Internetin (IoT) havaintoteknologioiden ja langattoman viestinnän integrointi sähkövarusteisiin on merkittävästi parannanut korkeanpaineisten erottimijärjestelmien automaatio- ja älytason – vastaamaan tulevaisuuden vaatimuksia älyverkon ja sähköaseman kehitykselle. Siksi on välttämätöntä tutkia lisää korkeanpaineisten erottimien aseman valvontatekniikoiden keskeisiä sovellusaluja niiden sisäisen rakenteen ja teknisten ominaisuuksien perusteella.

1. Korkeanpaineisten erottimien sisäinen rakenne

1.1 Johtavat komponentit

Avauksen/sulkemisen aikana korkeanpaineisen erottimen paikallinen yhteyspiste on pääasiassa rakennettu kuparilevyistä. Kaksi tällaista kuparilevyä yhdistetään muodostaakseen yhteyslevyn, joka pyörähtää keskiakselin ympäri mahdollistaakseen tilan valvonnan. Kun suljettuna, tämä kokoonpano kiinnittyy turvallisesti paikalliseen yhteyspäähän. Painovoima-keppy asennetaan kahden kuparilevyn välille säätämään liikkuvan ja paikallisen yhteyden painetta.

Toiminnassa, kun sähkö virtaa samansuuntaisesti molemmilla levillä, ne välittävät elektromagneettista vetovoimaa, joka lisää yhteydenpainetta ja parantaa toiminnan vakautta. Lisäksi levyjen molemmin puolin asennetut teräslevyt tuottavat huomattavaa magnetisaatiota lyhytkiertosähkönytteen aikana, mikä luo keskinäisiä vetovoimia, jotka vahvistavat yhteydenpainetta ja perustavanlaatuisesti parantavat erottimen avaus/sulkumekanismin mekaanista vakautta.

1.2 Erityydyttävät komponentit

Asemavalvontajärjestelmässä liikkuvat ja paikalliset yhteydet on asennettu erillisille magnettisille tukipiloille – liikkuvan yhteyden kiinnitetään porseleeni erityydyttävän bushingiin. Mekaanisen vakauden ja sähköisen eristyksen varmistamiseksi liikkuvan yhteyden ja metallirakenteiden välillä käytetään porseleeni erityydyttävää vetypilaa.

1.3 Perusrakenne

Perusrakenne, joka on yleensä rakennettu teräsrunkoon, toimii asennusplatformina porseleeni erityydyttäville bushingeille ja pääajopitukselle. Sitä on maanjavattava oikein. Koska korkeanpaineiset erottimet eivät kykene syttyvän kaaren sammuttamiseen, niillä on selvästi näkyvä katkopiste avattuna, mikä tekee niiden avoimen/suljetun tilan visuaalisesti intuitiiviseksi.

2. Aseman valvontatekniikoiden ominaisuudet

2.1 Kuvantunnistusteknologia

Kuvantunnistus tarjoaa luonnollisia etuja visuaalisessa intuitiivisuudessa ja helpossa toteutuksessa. Kuitenkin sähköaseman toiminnan ympäristön kuvadatan suuren määrän ja vaihtelun vuoksi tarvitaan edistyneitä älykkäitä tunnistusalgoritmeja – erityisesti niitä, jotka koskevat syvyyshenkilöllisyystiedon käsittelyä. Sähköaseman järjestelmän on tunnistettava tarkasti erilaisten laitteiden graafista dataa ja poimituttava erityispiirteitä palveluksi erottimen aseman määrittämisen perustana.

2.2 Modernit havaintoteknologiat

Modernit valvonta-approachit hyödyntävät asennusantureita, optisia antureita ja muita edistyneitä havaintolaitteita seuraamaan erottimen aseman dynaamisia muutoksia toiminnassa. Kun yhdistetty traditiiniin perustuviin yhteyden perusteisiin, ne muodostavat "kaksinkertaisen vahvistuksen" aseman arvioinnissa – olennaisen tekijän "yhdellä napsautuksella tapahtuvalle järjestelmälliselle ohjaukselle" älykkäissä sähköasemissa.

3. Olennaiset sovellushuomioerottimen aseman valvontatekniikoille

Kun sähköasemat kehittyvät älykkäämpiksi, uusi sukupolveen kuuluvat korkeanpaineisten erottimien aseman valvontatekniikat ovat tullut keskeisiksi älyverkon infrastruktuuriin – erityisesti yhdellä napsautuksella tapahtuvan järjestelmällisen ohjauksen vaatimusten tyydyttämiseksi. Insinöörit täytyy valita sopivia valvontatekniikoita tietyille järjestelmäkonfiguraatioille varmistaakseen luotettavan suorituskyvyn.

3.1 Kuvantunnistusteknologia

Kuvantunnistus yhdistää tietokonekuvan ja epäselvän tiedon käsittelyn erityispiirteiden poimintaan visuaalisesta datasta, tyydyttäen monipuolisia käyttäjän vaatimuksia eri skenaarioissa. Käytännössä erottimen asema määritetään sen avoimen/suljetun tilan kuvien ottamalla ja soveltamalla älykkäitä parametrikalculoita ja kuvankäsittelyalgoritmeja operaatiostandardeihin vastaavuuden tarkistamiseksi.

Tämä menetelmä kärsii kuitenkin suhteellisen alhaisesta tunnistustarkkuudesta ja suuresta altistumisesta ympäristövaikutuksille (esim. valaistus, pöly, säätö), mikä johtaa korkeampiin toteutuskustannuksiin. Tämän ratkaisemiseksi reaaliaikainen asemadata on lähetettävä keskitettyihin valvontaplatformeihin. Nykyiset sovellukset usein sisältävät älykkäitä sähköaseman tarkastusrobotti, jotka käyttävät edistyneitä laskenta-malleja tarkan aseman tunnistamiseen.

Lisäksi Kiinan sähköverkon vaatimusten mukaan etäohjatuissa erottimien vahvistuksen kannalta kuvavalvontajärjestelmien on yhdistettävä tiiviisti kytkentäpaikan signaalit. Tämä mahdollistaa tarkan tilan määrittämisen neljänvaiheisella prosessilla: kuvan ottaminen, erityispiirteiden poiminta, harmaasävykäsittely ja tilan tunnistaminen – päättyen datan lähettämiseen hallintakeskukseen.

Toiminnassa joukkolaskennan menetelmät voivat optimoida paikallista toimintatietoa, vaikka hidastuva järjestelmän konvergenssi on edelleen haaste. Siksi mekaanisen näkökyvyn perustuva kytkimen tilan tunnistus tulisi ottaa käyttöön yhdessä kaksoiskynnyslogiikan ja avaruusalueen suodattamisen kanssa, jotta saadaan vähennettyä häiriöitä ja parannettua ominaisuuksien poiminta—parantaen siten tunnistamisen tehokkuutta. Kuitenkin videon valvontajärjestelmät vaativat kattavaa monisuuntaista peittelyä; muuten ulkoinen sähkömagneettinen häiriö voi vakavasti heikentää valvonnan luotettavuutta.

3.2 Optinen havaintoteknologia

Optinen havainnointi tarkoittaa laseranturien asentamista liikkuvan yhteyden kokoonpanoon. Laserin lähteestä lähtevä säde ohjataan heijastimeen; kun erottaja on tietyssä asemassa, heijastunut signaali vastaanotetaan anturilla. Jos vastaanotettu optinen signaali ylittää ennakkoon määritellyn kynnyksen, sähköinen ulostulovirta laskee sen mukaisesti—mahdollistaen sijainnin päättelemisen signaalimuutosten perusteella.

Toiminnan laadun varmistamiseksi voidaan myös käyttää lämpöpäällystyslaseriantureita, jotka valvovat yhteyksien lämpöerolle, tukeakseen älykkäiden valvontajärjestelmien kehitystä. Insinöörit asentavat integroitujen asetelmien, sisältäen laserlähteitä, heijastimia ja vastaanottimia, avulla kytkimen liikkuvan osan sijainnin säteilytiedon keräämiseen ilman johtimia.

Kytkimen aikanaikainen tila on välitettävä taustajärjestelmien hallintajärjestelmiin viestintämooduulien kautta. Tämä teknologia vaatii kuitenkin erittäin tarkan tasapainotuksen laserlähteiden, heijastimien ja anturien välillä—asettaen huomattavia haasteita kenttäasennuksen aikana. Lisäksi tehokas siirtoväli on oletuksena rajoitettu. Siksi insinööriden tulisi kehittää olemassa olevia laserhavainnon arkkitehtuureja, jotta ne sopisivat vaakasuunnassa pyörimään erottimiin.

Vastaanotetun lasersignaalin vaihteluissa teknikot voivat luotettavasti erottaa avoimen ja suljetun tilan. Kytkimen sijaintitilat on yhteenveto Table 1:ssä.

Kuten taulukossa 1 näkyy, optinen mittaus teknologia tarjoaa valvonnan käytännön sovelluksissa, joka on immuuni sähkömagneettiselle häiriölle, mikä tekee siitä sopivan laajan kirjon ympäristöihin ja skenaarioihin. Kuitenkin sillä on huomattavia haittoja: suhteellisen alhainen vakaus ja turvallisuus järjestelmän havainnointiin, kyvyttömyys täysin varmistaa yhteyden laatu, kun erottaja on suljettuna, sekä korkea altistuminen huonolle säälle, kuten sadalle, lunta, kosteudelle ja huonolle näkyvyydelle – mikä johtaa luotettavuuden ja tarkkuuden heikkenemiseen.

3.3 Yhteyden pisteen tunnistusteknologia

Yhteyden pisteen tunnistusteknologia määrittelee erottajavalven sijainnin perustuen apukontaktien toimintaperiaatteeseen. Se edellyttää apukontaktipisteiden asentamista tietyille erottajan avoimilla/suljetuilla sijainneille, ja todellinen kytkimen tila päästään pääteltyä näiden kontaktien solmumisesta.

Toiminnassa apukontakteja voidaan asentaa joko korkean- tai alivolttilohkoon. Kun ne asennetaan korkeanvolttilohkoon, erottajan avaaminen/suljettaminen aiheuttaa mekaanisen liikkeen, joka fyysisesti aktivoi apukontaktit. Näiden apukontaktien toimintatila ohjaa tai ilmaisee suoraan erottajan auki tai kiinni olevaa tilaa, mikä mahdollistaa sen reaaliaikaisen tilan erittäin tarkan heijastamisen. Kuitenkin pitkäaikaisessa toiminnassa mekaaninen kuluminen ja epätarkkuus saattavat heikentää suorituskykyä, mikä vaatii optimointia ja päivityksiä.

Kun ne asennetaan alivolttilohkoon, järjestelmä perustuu sisäisiin liikkuvien komponenttien mekaaniseen aktivointiin ohjauskabinetissa, joka mekaanisesti aktivoi apukontaktit, suorittaen perustavan avauksen/sulkemisen. Tämä menetelmä sisältää monivaiheisen siirtomekanismin, joka heijastaa kontaktin päätteen tilaa. Jos tämän mekaanisen ketjun jokin komponentti epäonnistuu tai toimii väärin, järjestelmä ei ehkä pysty tarkasti heijastamaan erottajan todellista toimintatilaa.

4. Tulevaisuuden kehityssuunnat

Nykyisin Kiinassa tutkimus ja teknologinen kehitys korkeanvolttilisten erottajien valvontajärjestelmillä on yhä kattavampaa. Kuitenkin monet kotimaan alueverotukset tukenevat edelleen perinteisiä manuaalisia kytkentämenetelmiä. Tämä lähestymistapa vaatii operaattoreita toistamaan jokaisen vaiheen paikan päällä, mikä johtaa tehottomuuteen. Jopa yksinkertaiset signaalivirheet edellyttävät teknikoiden fyysistä matkaa paikalle. Pitkäaikainen riippuvuus manuaalisista operaatioista lisää ihmismääräisten virheiden, ohitettujen operaatioiden ja hidastuneiden kytkentänopeuksien riskiä.

Tehostehtävien, sensoriverkostojen, lasermittoinnin ja paineenmittauksen integrointi ja kehittyminen ovat tuoneet esiin monipuolisia menetelmiä erottajan sijainnin määrittämiseksi. Tämä teknologinen konvergenssi tarjoaa uusia tutkimussuuntia ja perustason tukia älykkäiden korkeanvolttilisten erottajien automatisoinnille ja älykkyydelle.

5. Johtopäätös

Yhteenvetona, korkeanvolttilisten erottajien auki/kiinni-tilan seuranta sisältää monimutkaisia ja vaihtelevia toimintamenetelmiä. Säännöllinen ylläpito perustuu osittain paikan päällä tehtävään manuaaliseen tarkastukseen reaaliaikaisen toimintatilan arvioimiseksi, ja kaikki toiminnot on noudatettava vahvistettuja teknisiä protokollia. Tulevaisuuden suunta on integroida tekoäly valvontajärjestelmiin lopullisesti saavuttaaksemme älykkään, itsenäisen ja luotettavan sijaintitunnistuksen – avaten tietä seuraavan sukupolven älykkäälle alueverotuksen infrastruktuurille.