Technologie de surveillance pour la position d'ouverture/fermeture des disjoncteurs haute tension

Dans le contexte du fonctionnement à haute vitesse des systèmes électriques, le mécanisme d'ouverture et de fermeture des disjoncteurs haute tension dans les postes de transformation fait face à des défis tels que des procédures opérationnelles complexes, une charge de travail importante et une faible efficacité opérationnelle. Avec l'avancement des technologies de reconnaissance d'images et des innovations en matière de capteurs, les postes de transformation intelligents modernes exigent des normes techniques plus élevées pour la surveillance des positions ouvertes/fermées des disjoncteurs haute tension lors du développement des infrastructures.

L'intégration des technologies de l'Internet des objets (IoT) dans l'équipement électrique et la communication sans fil a considérablement amélioré les niveaux d'automatisation et d'intelligence des systèmes de disjoncteurs haute tension—conformément aux exigences futures pour le développement des réseaux intelligents et des postes de transformation. Il est donc essentiel d'approfondir les aspects clés d'application des technologies de surveillance des positions pour les opérations de disjoncteurs haute tension en fonction de leur structure interne et de leurs caractéristiques techniques.

1. Structure interne des disjoncteurs haute tension

1.1 Composants conducteurs

Lors des opérations d'ouverture/fermeture, la borne de contact statique d'un disjoncteur haute tension est principalement construite en plaques de cuivre. Deux telles plaques de cuivre sont interconnectées pour former une lame de contact, qui tourne autour d'un axe central pour permettre la surveillance de l'état. Lorsqu'il est fermé, cet assemblage se fixe solidement sur la tête de contact statique. Un ressort de compression est installé entre les deux plaques de cuivre pour réguler la pression de contact entre les contacts mobiles et statiques.

Lors de l'opération, lorsque les courants circulent dans la même direction à travers les deux plaques, une attraction électromagnétique est générée entre elles, augmentant la pression de contact et améliorant la stabilité opérationnelle. De plus, les tôles d'acier galvanisé montées de chaque côté de la lame de contact produisent une magnétisation notable sous des conditions de courant de court-circuit, générant des forces attractives mutuelles qui renforcent davantage la pression de contact et améliorent fondamentalement la stabilité mécanique du mécanisme d'ouverture/fermeture du disjoncteur.

1.2 Composants isolants

Dans le système de surveillance de position, les contacts mobiles et statiques sont montés sur des supports magnétiques distincts—le contact mobile est fixé sur un embout isolant en porcelaine. Pour assurer la stabilité mécanique et l'isolement électrique entre le contact mobile et les structures métalliques, un isolateur en porcelaine à tige est utilisé.

1.3 Structure de base

La base, généralement construite en cadre d'acier, sert de plateforme de montage pour les isolateurs en porcelaine (ou embouts) et l'arbre d'entraînement principal. Elle doit être correctement mise à la terre. Étant donné que les disjoncteurs haute tension n'ont pas de capacité d'extinction d'arc, ils présentent un point de rupture visible lorsqu'ils sont ouverts, rendant leur état d'ouverture/fermeture visuellement intuitif.

2. Caractéristiques des technologies de surveillance des positions ouvertes/fermées

2.1 Technologie de reconnaissance d'images

La reconnaissance d'images offre des avantages inhérents en termes d'intuitivité visuelle et de facilité de mise en œuvre. Cependant, en raison du volume important et de la variabilité des données d'images environnementales dans les opérations de poste de transformation, des algorithmes de reconnaissance intelligente avancés—en particulier ceux impliquant le traitement des informations de profondeur—sont nécessaires. Les systèmes de postes de transformation doivent identifier avec précision les données graphiques provenant de divers dispositifs et extraire des caractéristiques distinctives pour servir de base à la détermination de l'état de position du disjoncteur.

2.2 Technologies de détection modernes

Les approches de surveillance modernes utilisent des capteurs d'attitude, des capteurs optiques et d'autres dispositifs de détection avancés pour suivre les changements dynamiques de la position du disjoncteur pendant son fonctionnement. Lorsqu'elles sont combinées avec des méthodes de détection basées sur le contact traditionnel, elles forment un critère de « double confirmation » pour le jugement de la position—un élément clé pour la fonctionnalité de « contrôle séquentiel en un clic » dans les postes de transformation intelligents.

3. Considérations clés pour l'application des technologies de surveillance des positions de disjoncteurs

À mesure que les postes de transformation évoluent vers une plus grande intelligence, les nouvelles technologies de surveillance des positions pour les disjoncteurs haute tension sont devenues pivotales pour l'infrastructure des réseaux intelligents—en particulier pour répondre aux besoins du contrôle séquentiel en un clic. Les ingénieurs doivent sélectionner des techniques de surveillance appropriées en fonction des configurations spécifiques des systèmes pour garantir une performance fiable.

3.1 Technologie de reconnaissance d'images

La reconnaissance d'images intègre la vision par ordinateur et le traitement des informations floues pour extraire des caractéristiques distinctives des données visuelles, satisfaisant diverses exigences d'utilisateurs dans différents scénarios. En pratique, la position d'un disjoncteur est déterminée en capturant des images de son état ouvert/fermé et en appliquant des algorithmes de calcul de paramètres intelligents et de traitement d'images pour vérifier la conformité aux normes opérationnelles.

Cependant, cette méthode souffre d'une précision de reconnaissance relativement faible et d'une sensibilité élevée aux interférences environnementales (par exemple, l'éclairage, la poussière, le temps), ce qui entraîne une augmentation des coûts de mise en œuvre. Pour y remédier, les données de position en temps réel doivent être transmises aux plateformes de surveillance centralisées. Les applications actuelles intègrent souvent des robots d'inspection de postes de transformation intelligents qui utilisent des modèles de calcul avancés pour réaliser une identification de position précise.

De plus, pour répondre aux exigences du réseau électrique chinois en matière de vérification à distance des disjoncteurs, les systèmes de surveillance par image doivent être étroitement intégrés aux signaux de position des interrupteurs. Cela permet de déterminer l'état avec précision grâce à un processus en quatre étapes : acquisition d'images, extraction de caractéristiques, traitement de niveaux de gris et reconnaissance d'état—culminant dans le téléchargement des données au centre de contrôle.

Au cours de l'exploitation, les méthodes de calcul ensembliste peuvent optimiser les données opérationnelles locales, bien que la convergence lente du système reste un défi. Ainsi, la reconnaissance de l'état des interrupteurs basée sur la vision mécanique devrait être adoptée, ainsi que la logique à double seuil et le filtrage dans le domaine spatial pour supprimer le bruit et améliorer l'extraction des caractéristiques—ce qui permet d'améliorer l'efficacité de la reconnaissance. Néanmoins, les systèmes de surveillance vidéo nécessitent une couverture complète et multi-angle ; sinon, les interférences électromagnétiques externes peuvent sérieusement compromettre la fiabilité de la surveillance.

3.2 Technologie de détection optique

La détection optique implique l'installation de capteurs laser sur l'assemblage de contact mobile. Un émetteur laser dirige un faisceau vers un réflecteur ; lorsque l'interrupteur est dans une position spécifique, le signal réfléchi est reçu par le capteur. Si le signal optique reçu dépasse un seuil prédéfini, le signal de sortie électrique diminue en conséquence—permettant d'inférer la position en fonction de la variation du signal.

Pour assurer la qualité opérationnelle, des détecteurs laser infrarouges peuvent également surveiller les différences de température entre les contacts, soutenant le développement de systèmes de surveillance intelligents. Les ingénieurs déploient des configurations intégrées comprenant des émetteurs laser, des réflecteurs et des récepteurs pour détecter sans fil la position de la tête de contact mobile via l'interruption du faisceau lumineux.

Le statut en temps réel de l'interrupteur doit être transmis aux systèmes de contrôle arrière via des modules de communication. Cependant, cette technologie exige une alignement extrêmement précis des émetteurs laser, des réflecteurs et des capteurs—posant des défis significatifs lors de l'installation sur le terrain. De plus, la distance de transmission effective est intrinsèquement limitée. Par conséquent, les ingénieurs devraient affiner les architectures de détection laser existantes pour développer des systèmes spécialisés adaptés aux interrupteurs rotatifs horizontaux.

En analysant les variations du signal laser reçu, les techniciens peuvent distinguer de manière fiable entre les états ouverts et fermés. Les états de position de l'interrupteur sont résumés dans le Tableau 1.

Comme le montre le tableau 1, la technologie de détection optique offre une méthode de surveillance dans les applications pratiques qui est insensible aux interférences électromagnétiques, ce qui la rend adaptée à un large éventail d'environnements et de scénarios. Cependant, elle présente des inconvénients notables : une stabilité et une sécurité relativement faibles lors de la détection du système, l'incapacité à vérifier pleinement la qualité du contact lorsque l'interrupteur est en position fermée, et une grande sensibilité aux conditions météorologiques défavorables telles que la pluie, la neige, l'humidité et la mauvaise visibilité — entraînant une réduction de la fiabilité et de la précision.

3.3 Technologie de détection des points de contact

La technologie de détection des points de contact détermine la position de la vanne de l'interrupteur en se basant sur le principe de fonctionnement des contacts auxiliaires. Elle nécessite l'installation de points de contact auxiliaires à des positions spécifiques d'ouverture/fermeture de l'interrupteur, avec l'état réel du commutateur déduit de l'engagement de ces contacts.

Lors de l'opération, les contacts auxiliaires peuvent être installés dans des zones haute tension ou basse tension. Lorsqu'ils sont placés dans la zone haute tension, le mouvement mécanique généré par l'action d'ouverture/fermeture de l'interrupteur actionne physiquement les contacts auxiliaires. L'état opérationnel de ces contacts auxiliaires contrôle ou indique alors directement la position ouverte ou fermée de l'interrupteur, permettant une réflexion très précise de son état en temps réel. Cependant, après une longue période de fonctionnement, l'usure mécanique et le désalignement peuvent dégrader les performances, nécessitant une optimisation et des mises à niveau.

Lorsqu'ils sont installés dans la zone basse tension, le système s'appuie sur des composants mobiles internes au coffret de commande pour activer mécaniquement les contacts auxiliaires, permettant ainsi de réaliser l'opération de base d'ouverture/fermeture. Cette méthode implique des mécanismes de transmission multi-étages pour refléter l'état de la tête de contact. Si un composant de cette chaîne mécanique tombe en panne ou dysfonctionne, le système peut ne pas représenter de manière précise l'état opérationnel réel de l'interrupteur.

4. Tendances futures de développement

Actuellement, la recherche et les avancées technologiques dans les systèmes de surveillance des opérations d'interrupteurs haute tension en Chine deviennent de plus en plus complètes. Néanmoins, de nombreuses sous-stations nationales dépendent encore des procédures manuelles traditionnelles de commutation. Cette approche nécessite que les opérateurs exécutent chaque étape sur place, ce qui entraîne une inefficacité. Même pour des anomalies de signal simples, les techniciens doivent se rendre physiquement sur le site. La dépendance à long terme aux opérations manuelles augmente les risques d'erreurs humaines, d'omissions et de vitesses de commutation lentes.

Avec l'intégration et l'avancement continu des technologies, y compris la reconnaissance d'images, les réseaux de capteurs, la mesure laser et la détection de pression, diverses méthodes pour déterminer la position de l'interrupteur ont émergé. Cette convergence technologique fournit de nouvelles directions de recherche et un soutien fondamental pour l'automatisation et l'intelligence des interrupteurs haute tension intelligents.

5. Conclusion

En résumé, la surveillance de la position ouverte/fermée des interrupteurs haute tension implique des procédures opérationnelles complexes et variées. La maintenance régulière dépend encore partiellement de l'inspection manuelle sur site pour évaluer les conditions opérationnelles en temps réel, et toutes les opérations doivent strictement respecter les protocoles techniques établis. L'orientation future réside dans l'intégration de l'intelligence artificielle dans les systèmes de surveillance pour atteindre finalement une détection de position intelligente, autonome et fiable — ouvrant la voie à l'infrastructure de prochaine génération des sous-stations intelligentes.