Tehnologija nadzora otvorenog/zatvorenog položaja visokonaponskih disjunktera

U kontekstu brze operacije sustava snage, mehanizam otvaranja i zatvaranja visokonaponskih prekidača u podstanicama suočava se s izazovima poput složenih operativnih postupaka, velikog posla i niske operativne učinkovitosti. S napretkom tehnologija prepoznavanja slika i inovacija senzora, moderne inteligentne podstanice sada zahtijevaju više tehničkih standarda za praćenje položaja otvoren/zatvoren visokonaponskih prekidača tijekom razvoja infrastrukture.

Integracija tehnologija Internet stvari (IoT) i bežične komunikacije u opremu za snagu značajno je unaprijedila stupnjeve automatizacije i inteligencije sustava visokonaponskih prekidača—usklađujući se s budućim zahtjevima za razvojem pametne mreže i podstanica. Stoga je nužno dalje istražiti ključne aspekte primjene tehnologija praćenja položaja za operacije visokonaponskih prekidača temeljene na njihovoj unutrašnjoj strukturi i tehničkim karakteristikama.

1. Unutarnja struktura visokonaponskih prekidača

1.1 Vodljivi dijelovi

Tijekom operacija otvaranja/zatvaranja, statični kontakt terminal visokonaponskog prekidača uglavnom je konstruiran od bakrenih ploča. Dvije takve bakrene ploče su međusobno spojene kako bi formirale kontakt ljestviču, koja rotira oko centralne osi omogućujući praćenje statusa. Kada je zatvoren, ova sklopina sigurno pritisne na statični kontakt glavu. Između dvije bakrene ploče instaliran je pritisni vijak kako bi regulirao pritisak kontakta između pokretnog i statičnog kontakta.

Tijekom operacije, kada tokovi teku u istom smjeru kroz obje ploče, generira se elektromagnetska privlačnost između njih, povećavajući pritisak kontakta i poboljšavajući operativnu stabilnost. Također, galvanizirane čelike montirane na obje strane kontaktne ljestvice proizvode značajnu magnetizaciju pod uvjetima strujnog kruga, generirajući međusobne privlačne sile koje dodatno jače pritisak kontakta i fundamentalno poboljšavaju mehaničku stabilnost mehanizma otvoren/zatvoren prekidača.

1.2 Dielektrički dijelovi

U sustavu praćenja položaja, pokretni i statični kontakti su montirani na zasebne magnetske nosače—pokretni kontakt je fiksiran na porcelanski izolator bušiljak. Da bi se osigurala mehanička stabilnost i električna izolacija između pokretnog kontakta i metalnih konstrukcija, koristi se porcelanski izolator povlačnog štapa.

1.3 Baza strukture

Baza, obično izgrađena od čeličnog okvira, služi kao platforma za montažu porcelanskih izolatora (ili bušiljaka) i glavnog pogonskog valja. Mora biti pravilno zemljen. Budući da visokonaponski prekidači nemaju sposobnost gasnjenja lukova, imaju jasno vidljivu točku prekida kada su otvoreni, što čini njihov status otvoren/zatvoren vizualno intuitivnim.

2. Karakteristike tehnologija praćenja položaja otvoren/zatvoren

2.1 Tehnologija prepoznavanja slika

Prepoznavanje slika nudi prirodne prednosti u vizualnoj intuitivnosti i lakšoj implementaciji. Međutim, zbog velike količine i varijabilnosti podataka o slikama okruženja u operacijama podstanica, potrebni su napredni inteligentni algoritmi prepoznavanja, posebno oni koji uključuju obradu informacija o dubini. Sustavi podstanica moraju točno prepoznati grafičke podatke sa različitih uređaja i izdvojiti odlikujuće značajke kako bi se osnovala za utvrđivanje statusa položaja prekidača.

2.2 Moderne tehnologije senziranja

Moderne metode praćenja iskoriste senzore orijentacije, optičke senzore i druge napredne senzorske uređaje kako bi pratili dinamičke promjene položaja prekidača tijekom operacije. Kada se kombiniraju s tradicionalnim metodama detekcije kontakta, stvaraju kriterij "dvostruke potvrde" za ocjenu položaja—ključni omogućivač funkcionalnosti "jedno-klik sekvencijalnog upravljanja" u inteligentnim podstanicama.

3. Ključne razmatranja za primjenu tehnologija praćenja položaja prekidača

Kako se podstanice razvijaju ka većoj inteligenciji, nove generacije tehnologija praćenja položaja visokonaponskih prekidača postaju ključne za infrastrukturu pametne mreže—posebno kako bi se ispuniли требования одноногого последовательного управления. Инженеры должны выбирать соответствующие методы мониторинга на основе конкретных конфигураций системы, чтобы обеспечить надежную работу.

3.1 Технология распознавания изображений

Распознавание изображений интегрирует компьютерное зрение и обработку нечеткой информации для извлечения характерных признаков из визуальных данных, удовлетворяя разнообразные потребности пользователей в различных сценариях. На практике положение выключателя определяется путем захвата изображений его открытого/закрытого состояния и применения интеллектуальных алгоритмов расчета параметров и обработки изображений для проверки соответствия операционным стандартам.

Однако этот метод страдает относительно низкой точностью распознавания и высокой чувствительностью к внешним помехам (например, освещению, пыли, погодным условиям), что приводит к увеличению затрат на реализацию. Для решения этой проблемы необходимо передавать данные о текущем положении на централизованные платформы мониторинга. В настоящее время часто используются интеллектуальные роботы для осмотра подстанций, которые применяют продвинутые вычислительные модели для достижения точного определения положения.

Кроме того, для выполнения требований китайской электросети по дистанционной проверке выключателей, системы видеонаблюдения должны быть тесно интегрированы с сигналами положения выключателя. Это позволяет точно определить состояние через четырехэтапный процесс: захват изображения, извлечение признаков, обработка градаций серого и распознавание состояния, завершающийся загрузкой данных в центр управления.

Tijekom rada, metode ensemblske računalne obrade mogu optimizirati lokalne operativne podatke, iako spor konvergenci sustava ostaje izazov. Stoga bi trebalo usvajati prepoznavanje stanja prekidača temeljeno na mehaničkom vidu uz uporabu dvostruke logike pragova i filtriranje u prostornom domeni kako bi se smanjio šum i poboljšala ekstrakcija značajki—time se poboljšava učinkovitost prepoznavanja. Ipak, sustavi nadzora putem videa zahtijevaju kompleksno, višestruko pokrivenje; inače, vanjska elektromagnetska interferencija može ozbiljno kompromitirati pouzdanost nadzora.

3.2 Optska tehnologija senziranja

Optska tehnologija senziranja uključuje instalaciju laserskih senzora na pokretno kontakt sklop. Laserski emitter upućuje zraku prema reflektoru; kada je prekidač u određenoj poziciji, reflektirani signal prihvaća senzor. Ako primljeni optska signal premaši unaprijed definirani prag, električni izlazni signal se smanjuje odgovarajuće—omogućujući zaključivanje o poziciji na osnovu varijacije signala.

Za osiguranje kvalitete rada, infracrveni laserski detektori također mogu pratiti razlike temperature na kontaktima, podržavajući razvoj inteligentnih sustava nadzora. Inženjeri koriste integrirane postrojve koji uključuju laserske emitere, reflektore i prihvaćače kako bi bezžično očitavali poziciju pokretnog kontakt glave prekidanjem svjetlosnog zraka.

Stvarni status prekidača mora biti prenesen na backend kontrolne sustave putem modula komunikacije. Međutim, ova tehnologija zahtijeva izuzetno točnu poravnanje laserskih emitera, reflektora i senzora—što predstavlja značajan izazov tijekom terenske instalacije. Također, učinkovita udaljenost prijenosa je po svojoj prirodi ograničena. Stoga bi inženjeri trebali poboljšati postojeće arhitekture laserskog senziranja kako bi razvili specijalizirane sustave prilagođene horizontalno rotirajućim prekidačima.

Analizirajući varijacije primljenog laserskog signala, tehničari mogu pouzdano razlikovati između otvorenog i zatvorenog stanja. Stanja pozicije prekidača su sažeta u Tablici 1.

Kao što je prikazano u tablici 1, optička tehnologija osjetila pruža pristup nadzoru u praktičnim primjenama koji je imun na elektromagnetsku interferenciju, čime se čini prikladnom za širok spektar okruženja i scenarija. Međutim, ima značajne nedostatke: relativno niska stabilnost i sigurnost tijekom sustavnog otkrivanja, nezmožnost potpune provjere kvalitete kontakta kada je prekidač u zatvorenom položaju, te visoka osjetljivost na loše vremenske uvjete poput kiše, snijega, vlage i loše vidljivosti – što rezultira smanjenom pouzdanosti i točnošću.

3.3 Tehnologija otkrivanja točaka kontakta

Tehnologija otkrivanja točaka kontakta određuje položaj ventila prekidača temeljem radnog principa pomoćnih kontakata. Zahtijeva instalaciju pomoćnih točaka kontakta na određene otvorene/zatvorene položaje prekidača, s stvarnim statusom prekidača izvedenim iz angažmana tih kontakata.

Tijekom rada, pomoćni kontakti mogu biti instalirani u visokonaponskoj ili niskonaponskoj zoni. Kada su postavljeni u visokonaponskoj zoni, mehanički pokret generiran otvaranjem/zatvaranjem prekidača fizički aktivira pomoćne kontakte. Radni status tih pomoćnih kontakata tada direktno kontrolira ili označava otvoreni ili zatvoreni položaj prekidača, omogućujući visoko točan odraz njegovog stvarnog statusa. Međutim, nakon dugotrajnog rada, mehanički nosevi i nesukladnost mogu unaprijediti performanse, što zahtijeva optimizaciju i nadogradnju.

Kada su instalirani u niskonaponskoj zoni, sustav se oslanja na unutarnje pokretnice unutar kontrolne skrinje kako bi mehanički aktivirao pomoćne kontakte, time obavljajući osnovnu operaciju otvaranja/zatvaranja. Ova metoda uključuje višeetapne mehanizme prijenosa kako bi se odrazio status glave kontakta. Ako bilo koji komponent u ovom mehaničkom lančaniku izvrši propust ili neispravno funkcionira, sustav može neuspješno točno predstaviti stvarni radni status prekidača.

4. Buduće trendove razvoja

Trenutno, istraživanja i napredne tehnologije u sustavima nadzora operacija visokonaponskih prekidača u Kini postaju sve sveobuhvatniji. Ipak, mnoge domaće pretvorbe još uvijek ovisne o tradicionalnim ručnim postupcima preključivanja. Ovaj pristup zahtijeva da operatori ponavljaju svaki korak na mjestu, što dovodi do neefikasnosti. Čak i za jednostavne anomalije signala, tehničari moraju fizički putovati na lokaciju. Dugotrajna ovisnost o ručnim operacijama povećava rizike od ljudskih pogrešaka, propuštenih operacija i sporo preključivanje.

S nastavkom integracije i napretka tehnologija, uključujući prepoznavanje slika, mreže senzora, lasersko mjerenje i senzore tlaka, pojavljuje se raznoliki niz metoda za određivanje položaja prekidača. Ova konvergencija tehnologija pruža nove smjernice istraživanja i osnovnu podršku za automatizaciju i inteligenciju pametnih visokonaponskih prekidača.

5. Zaključak

Ukratko, nadzor otvorenog/zatvorenog položaja visokonaponskih prekidača uključuje složene i raznolike operativne procedure. Redovita održavanja još djelomično ovisna o ručnom pregledu na mjestu kako bi se procijenile stvarne radne stanje, a sve operacije moraju strogo pridržavati utvrđenih tehničkih protokola. Budući smjer leži u integraciji umjetne inteligencije u sustave nadzora kako bi se konačno postiglo pametno, autonomno i pouzdano otkrivanje položaja – otvarajući put za infrastrukturu sljedeće generacije pametnih pretvorbi.