Nyílt/Záró Pozíció Monitorozási Technológiája Magasfeszültségű Kikapcsolóknál

A nagysebességű működés környezetében az áramelosztókban található magasfeszültségű kapcsolók megnyitási és bekapcsolási mechanizmusa olyan kihívásokkal néz szembe, mint a bonyolult műveleti eljárások, a nagy munkaterhelés és az alacsony műveleti hatékonyság. A képfeldolgozási technológiák és érzékelők fejlődésével a modern intelligens áramelosztók növekvő technikai követelményeket támasztanak a magasfeszültségű kapcsolók nyitott/zárt pozíciójának figyelésére az infrastruktúra fejlesztése során.

Az áramháló IoT érzékelő technológiáinak és vezeték nélküli kommunikáció integrálása az áramellátási berendezésekbe jelentősen megnövelte a magasfeszültségű kapcsoló rendszerek automatizálási és intelligencia szintjét – amely összhangban áll a jövőbeli intelligens hálózatok és áramelosztók fejlesztésének igényeivel. Ezért alapvető fontosságú tovább vizsgálni a magasfeszültségű kapcsoló műveletekhez kapcsolódó pozíciós figyelési technológiák kulcsfontosságú alkalmazási aspektusait, a belső szerkezetük és technikai jellemzőik alapján.

1. A magasfeszültségű kapcsolók belső szerkezete

1.1 Vezető részek

A megnyitási/bekapcsolási műveletek során a magasfeszültségű kapcsoló statikus kontaktvégét főleg rézlemezekből építik fel. Két ilyen rézlemez együtt formálja a kontaktlapot, ami egy középső tengely körül forog, így lehetővé téve a státusz figyelését. Zárva álláskor ez a szerkezet biztonságosan rögzíti a statikus kontaktfejet. A két rézlemez között telepítik a nyomófedéket, hogy szabályozza a mozgó és statikus kontaktok közötti nyomást.

A műveletek során, amikor ugyanirányú áram folyik mindkét lemezön, elektromos vonzóerő jön létre közöttük, ami növeli a kontakt nyomást, és javítja a műveleti stabilitást. Ezenkívül a kontaktlap mindkét oldalán található galvanizált acéllemezek rövidzárlat esetén jelentős mágneses erőt gyártanak, ami tovább erősíti a kontakt nyomást, és alapvetően javítja a kapcsoló megnyitási/zárásának mechanikai stabilitását.

1.2 Izoláló részek

A pozíciós figyelő rendszerben a mozgó és statikus kontaktok különálló mágneses támogatón vannak rögzítve – a mozgó kontaktot porcelán izolátor használatával rögzítik. A mozgó kontakt és a fémes szerkezetek közötti mechanikai stabilitás és elektrikai izoláció érdekében porcelán izolátor használatos.

1.3 Alapstruktúra

Az alap, amit általában acélszerkezetből készítenek, a porcelán izolátorok (vagy izolátor csavark) és a fő hajtótengely telepítési platformjaként szolgál. Megfelelően kell földelni. Mivel a magasfeszültségű kapcsolóknak nincs ívöltező képessége, nyitott állapotukban egy világosan látható szakadáspontot mutatnak, ami visuálisan intuitív módon jelzi a nyitott/zárt állapotot.

2. A nyitott/zárt pozíciós figyelési technológiák jellemzői

2.1 Képfelismerő technológia

A képfelismerés természetes előnyei a vizuális intuitivitás és a könnyű implementálás. Azonban az áramelosztók működésében a környezeti képadatok nagy mennyisége és változékonysága miatt fejlett intelligens felismerési algoritmusokra van szükség, különösen a mélységi információ feldolgozásában. Az áramelosztó rendszereknek pontosan azonosítaniuk kell a különböző eszközök grafikus adatait, és ki kell szedniük a jellemző tulajdonságokat, hogy alapul szolgáljanak a kapcsoló pozíciós állapotának meghatározásához.

2.2 Modern érzékelő technológiák

A modern figyelési megközelítések hozzáállás-érzékelőket, optikai érzékelőket és más fejlett érzékelő eszközöket használnak a kapcsoló pozíciójának dinamikus változásainak követésére a műveletek során. Ezeket a hagyományos kontakt-alapú detektálási módszerekkel kombinálva „dupla megerősítési” kritériumot alkotnak a pozíció megítélése céljából – ami a „egy-kattintásos sorozatos ellenőrzés” funkció alapvető előfeltétele az intelligens áramelosztókban.

3. A kapcsoló pozíciós figyelési technológiák kulcsfontosságú alkalmazási szempontjai

Ahogy az áramelosztók egyre intelligensebbek lesznek, a magasfeszültségű kapcsolók új generációs pozíciós figyelési technológiái létfontosságúvá válnak a smart grid infrastruktúrában – különösen a „egy-kattintásos sorozatos ellenőrzés” igényeinek kielégítése érdekében. A mérnököknek megfelelő figyelési technikát kell kiválasztaniuk a konkrét rendszerszerkezetek alapján, hogy megbízható teljesítményt biztosítsanak.

3.1 Képfelismerő technológia

A képfelismerés a számítógépes látást és a homályos információ feldolgozását integrálja, hogy jellemző tulajdonságokat vonjon le a vizuális adatokból, különböző felhasználói igények kielégítésére. A gyakorlatban a kapcsoló pozícióját a nyitott/zárt állapotának képeinek rögzítésével és intelligens paraméter-számítási és képfeldolgozási algoritmusok alkalmazásával határozzák meg, hogy az műveleti normákat teljesítse.

Ez a módszer azonban relatíve alacsony felismerési pontossággal és magasabb környezeti zavarodás érzékenységgel (pl. fény, por, időjárás) jár, ami növeli a végrehajtási költségeket. Ennek orvoslása érdekében a valós idejű pozíciós adatokat központi figyelési platformokra kell továbbítani. Jelenlegi alkalmazásokban gyakran intelligens áramelosztó-ellenőrző robotokat használnak, amelyek fejlett számítási modelleket alkalmaznak a pontos pozícióazonosításhoz.

Továbbá, a kínai áramháló távolról irányított kapcsoló-ellenőrzési igényeinek teljesítéséhez a képfigyelő rendszereket szorosan integrálni kell a kapcsolópozíciós jelekkel. Ez lehetővé teszi a pontos állapotmeghatározást egy négylépéses folyamat segítségével: kép rögzítése, jellemzők kivonása, szürkeárnyalat-feldolgozás, és állapot felismerése – majd az adat feltöltése a vezérlő központba.

A működés során az együttes számítási módszerek optimalizálhatják a helyi műszaki adatokat, bár a lassú rendszerkonvergencia továbbra is kihívást jelent. Ezért érdemes a gépi látás alapú kapcsolóállapot felismerést alkalmazni, mellett a két küszöb logikát és a térbeli tartomány szűrését, hogy minimalizálja a zajt, és javítsa a jellemzők kivonását—ezáltal növelve a felismerés hatékonyságát. Ugyanakkor a videófigyelő rendszereknek átfogó, több szögletű lefedettségüknek kell lennie; különben a külső elektromágneses zavar komolyan sértené a figyelés megbízhatóságát.

3.2 Optikai érzékelési technológia

Az optikai érzékelés a mozgó kapcsolóegységre telepített lézeres érzékelőket jelenti. A lézerkibocsátó sugarat irányít egy visszaverőzőre; amikor a szektorkapcsoló bizonyos pozícióban van, a visszaverőzött jel fogadódik meg az érzékelőn. Ha a fogadott optikai jel meghaladja a előre meghatározott küszöbértéket, az elektromos kimeneti jel ennek megfelelően csökken—így a jelváltozás alapján lehet következtetni a pozícióra.

A működés minőségének biztosítása érdekében a hiperhullámú lézeres detektort is használhatjuk a kapcsolók közötti hőmérsékletkülönbség monitorozására, ami támogatja az intelligens monitorozási rendszerek fejlesztését. A mérnökök integrált berendezéseket helyeznek üzembe, amelyekben a lézerkibocsátó, a visszaverőző és a fogadó részei kombináltan alkalmazva a fény-sugárzás megszakadásán keresztül érzékelik a mozgó kapcsolófej pozícióját.

A szektorkapcsoló aktuális állapotát kommunikációs modulokon keresztül kell átadni a háttérbeli ellenőrző rendszerekhez. Azonban ez a technológia nagyon pontos igazítást igényel a lézerkibocsátó, a visszaverőző és az érzékelő között—ami jelentős kihívást jelent a területi telepítés során. Továbbá, a hatékony továbbítási távolság természetesen korlátozott. Ezért a mérnököknek finomítaniuk kell a meglévő lézeres érzékelési architektúrákat, hogy speciális rendszereket fejlesszenek ki vízszintesen forgó szektorkapcsolókhoz.

A fogadott lézerszínal változásainak elemzésével a technikusok megbízhatóan megkülönböztethetik a nyitott és zárt állapotokat. A szektorkapcsoló pozíciós állapotai összefoglalódnak a 1. táblázatban.

Ahogy látható az 1. táblázatban, az optikai érzékelési technológia egy olyan monitorozási megközelítést kínál a gyakorlati alkalmazásokban, amely elektromágneses zavaró hatásokra nem reagál, így széles körű környezeti és helyzeti alkalmazhatóságot biztosít. Ugyanakkor jelentős hátrányai is vannak: viszonylag alacsony stabilitás és biztonság a rendszer-ellenőrzés során, nem teljesen ellenőrizheti a kapcsolat minőségét, ha a szektorzárási eszköz zárva van, valamint nagy mértékben érzékeny a rossz időjárási körülményekre, mint például az eső, a hó, a páratartalom és a rossz látásmód, ami csökkenti a megbízhatóságot és a pontosságot.

3.3 Kapcsolópont-érzékelő technológia

A kapcsolópont-érzékelő technológia a segédkapcsolók működési elvén alapul, és a szektorzárási eszköz pozíciójának meghatározásához szükséges a segédkapcsolópontok telepítése a szektorzárási eszköz meghatározott nyitott/zárva állapotában, ahol a tényleges kapcsolóállapotot a segédkapcsolók aktiválásából következtethetjük le.

A működés során a segédkapcsolókat magas- vagy alacsonyfeszültségi területekre lehet telepíteni. Ha a magasfeszültségi területen helyezkednek el, akkor a szektorzárási eszköz nyitása/zárása által generált mechanikus mozgás fizikailag aktívázza a segédkapcsolókat. A segédkapcsolók működési állapota közvetlenül irányítja vagy utalja a szektorzárási eszköz nyitott vagy zárva állapotát, lehetővé téve annak nagyon pontos tükrözését a valós idejű állapotban. Azonban a hosszú távú használat során a mechanikai súrlódás és a helyzet eltérés rombolhatja a teljesítményt, ezért optimalizálást és frissítést igényel.

Az alacsonyfeszültségi területen történő telepítés esetén a rendszer a vezérlődoboz belső mozgó részeit használja a segédkapcsolók mechanikus aktiválásához, ezzel a legtöbb nyitott/zárva műveletet végezve. Ez a módszer többszakaszos továbbító mechanizmusokat használ a kapcsolófej állapotának tükrözésére. Ha ennek a mechanikai láncnak bármelyik eleme meghibásodik vagy nem működik jól, a rendszer nem tudja pontosan megjeleníteni a szektorzárási eszköz tényleges működési állapotát.

4. Jövőbeli fejlesztési trendek

Jelenleg Kínában a magasfeszültségi szektorzárási műveletek monitorozási rendszereinek kutatása és technológiai előrehaladása egyre komplexebb. Ennek ellenére sok hazai alakulóhelyen még mindig a hagyományos kézi váltási eljárásokra támaszkodnak. Ez a megközelítés azt igényli, hogy az operátorok ismétlődően végiggondolják minden lépést a helyszínen, ami ineffektivitást eredményez. Még az egyszerű jelzési anomáliák esetén is a technikusok fizikailag el kell jussanak a helyszínre. A hosszú távú függőség a kézi műveletektől növeli az emberi hiba, a hiányzó műveletek és a lassú váltási sebesség kockázatát.

A képfelismerés, a szenzornet, a lézeres mérés és a nyomáscsere technológiák folyamatos integrációja és fejlődése mellett egy sor új módszer jött létre a szektorzárási pozíció meghatározásához. Ez a technológiai konvergencia új kutatási irányokat és alapvető támogatást nyújt a szmart magasfeszültségi szektorzárási rendszerek automatizálásához és intelligensé tételéhez.

5. Összegzés

Összefoglalva, a magasfeszültségi szektorzárási eszközök nyitott/zárva állapotának figyelése összetett és változatos műveleti eljárásokat tartalmaz. A rutin karbantartás még mindig részben a helyszíni kézi vizsgálatokra támaszkodik a valós idejű működési feltételek értékeléséhez, és minden műveletnek szigorúan a beállított technikai protokollokhoz kellene tartania. A jövő irányát az adja, hogy az mesterséges intelligenciát integrálják a monitorozási rendszerekbe, hogy végül intelligens, önálló és megbízható pozíció-érzékelést érjenek el, és új utat nyissanak a következő generációs szmart alakulóhely infrastruktúrához.