고압 분리 스위치의 개폐 위치 모니터링 기술

전력 시스템의 고속 운영 맥락에서 변전소의 고압 차단기 개폐 메커니즘은 복잡한 운용 절차, 큰 작업량, 낮은 운용 효율성과 같은 문제에 직면하고 있습니다. 이미지 인식 기술과 센서 혁신의 발전에 따라 현대적인 지능형 변전소는 인프라 개발 중 고압 차단기의 개폐 위치 모니터링에 더 높은 기술 표준을 요구하게 되었습니다.

전력 IoT 감지 기술과 무선 통신의 전력 장비 통합은 고압 차단기 시스템의 자동화 및 지능화 수준을 크게 향상시켰으며, 이는 미래 스마트 그리드와 변전소 개발 요구사항과 일치합니다. 따라서 고압 차단기 운용의 위치 모니터링 기술의 주요 적용 측면을 내부 구조와 기술적 특성에 기반하여 더 깊이 조사하는 것이 중요합니다.

1. 고압 차단기의 내부 구조

1.1 도체 구성 요소

개폐 운용 중 고압 차단기의 정지 접점 단자는 주로 구리 판으로 구성됩니다. 두 개의 이러한 구리 판은 접촉 칼날을 형성하기 위해 연결되며, 이는 중심 축 주변에서 회전하여 상태 모니터링을 가능하게 합니다. 폐쇄 상태에서는 이 조립물이 정지 접점 머리에 안정적으로 고정됩니다. 두 구리 판 사이에는 이동 접점과 정지 접점 사이의 접촉 압력을 조절하기 위한 압축 스프링이 설치되어 있습니다.

운용 중 양 판을 통해 동일 방향으로 전류가 흐르면 두 판 사이에 전자기적 유인력이 발생하여 접촉 압력이 증가하고 운용 안정성이 향상됩니다. 또한 접촉 칼날의 양쪽에 장착된 아연 도금 강판은 단락 전류 조건 하에서 눈에 띄는 자기화를 생성하며, 이를 통해 상호 유인력이 발생하여 접촉 압력을 더욱 강화하고 고압 차단기의 개폐 메커니즘의 기계적 안정성을 근본적으로 개선합니다.

1.2 절연 구성 요소

위치 모니터링 시스템에서 이동 접점과 정지 접점은 각각 별도의 자기 지원대에 장착됩니다. 이동 접점은 도자기 절연 부싱에 고정됩니다. 이동 접점과 금속 구조 사이의 기계적 안정성과 전기적 절연을 보장하기 위해 도자기 견인 절연자를 사용합니다.

1.3 기초 구조

보통 강철 프레임으로 제작되는 기저부는 도자기 절연체(또는 부싱)와 주 드라이브 샤프트를 장착하는 플랫폼 역할을 합니다. 이는 적절하게 접지되어야 합니다. 고압 차단기는 소멸 능력이 없으므로, 열린 상태에서는 명확히 보이는 분리점이 있어 개폐 상태가 시각적으로 직관적입니다.

2. 개폐 위치 모니터링 기술의 특성

2.1 이미지 인식 기술

이미지 인식은 시각적 직관성과 구현 용이성이라는 본질적인 장점을 제공합니다. 그러나 변전소 운영에서 환경 이미지 데이터의 대량과 다양성으로 인해 고급 지능형 인식 알고리즘이 필요하며, 특히 깊이 정보 처리를 포함하는 알고리즘이 필요합니다. 변전소 시스템은 다양한 장치의 그래픽 데이터를 정확히 식별하고 독특한 특징을 추출하여 차단기 위치 상태를 판단하는 기반으로 활용해야 합니다.

2.2 현대적인 감지 기술

현대적인 모니터링 접근 방식은 자세 센서, 광 센서 등 고급 감지 장치를 활용하여 운용 중 차단기 위치의 동적 변화를 추적합니다. 이를 전통적인 접촉 기반 검출 방법과 결합하면 위치 판단을 위한 "이중 확인" 기준을 형성하며, 이는 지능형 변전소의 "하나의 클릭 순차 제어" 기능을 가능하게 하는 중요한 요소입니다.

3. 차단기 위치 모니터링 기술의 주요 적용 고려 사항

변전소가 더욱 지능화되면서 새로운 세대의 고압 차단기 위치 모니터링 기술은 특히 하나의 클릭 순차 제어 요구사항을 충족하기 위해 스마트 그리드 인프라의 핵심 요소가 되었습니다. 엔지니어들은 특정 시스템 구성을 기반으로 적절한 모니터링 기법을 선택하여 신뢰성 있는 성능을 확보해야 합니다.

3.1 이미지 인식 기술

이미지 인식은 컴퓨터 비전과 퍼지 정보 처리를 통합하여 시각 데이터에서 독특한 특징을 추출하여 다양한 시나리오에서 다양한 사용자 요구를 충족합니다. 실제로 차단기의 위치는 그의 개폐 상태의 이미지를 캡처하고 지능형 매개변수 계산 및 이미지 처리 알고리즘을 적용하여 운영 표준 준수 여부를 검증함으로써 결정됩니다.

그러나 이 방법은 상대적으로 낮은 인식 정확도와 환경 간섭(예: 조명, 먼지, 날씨)에 대한 취약성이 있어 구현 비용이 증가합니다. 이를 해결하기 위해 실시간 위치 데이터는 중앙 모니터링 플랫폼으로 전송되어야 합니다. 현재 응용 프로그램에서는 종종 고급 계산 모델을 사용하여 정확한 위치 식별을 달성하는 지능형 변전소 검사 로봇을 통합하고 있습니다.

또한 중국의 전력망 원격 제어 차단기 검증 요구사항을 충족하기 위해 이미지 모니터링 시스템은 스위치 위치 신호와 밀접하게 통합되어야 합니다. 이를 통해 이미지 수집, 특징 추출, 그레이스케일 처리, 상태 인식의 4단계 과정을 통해 정확한 상태 결정이 가능하며, 이는 최종적으로 제어 센터로 데이터를 업로드합니다.

운영 중인 계산 방법은 지역 운영 데이터를 최적화할 수 있지만, 천천히 시스템이 수렴하는 것은 여전히 도전 과제입니다. 따라서 노이즈 억제와 특징 추출 향상을 위해 기계 비전 기반의 스위치 상태 인식, 이중 임계값 논리, 공간 영역 필터링을 채택해야 합니다. 그럼으로써 인식 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 비디오 감시 시스템은 외부 전자기 간섭이 모니터링 신뢰성을 심각하게 저해할 수 있으므로 포괄적이고 다각도의 커버리지가 필요합니다.

3.2 광 센싱 기술

광 센싱은 이동 접점 어셈블리에 레이저 센서를 설치하는 것을 포함합니다. 레이저 발사기는 빔을 반사체로 보내고, 분리기가 특정 위치에 있을 때 반사된 신호가 센서에 의해 수신됩니다. 수신된 광 신호가 미리 정의된 임계값을 초과하면 전기 출력 신호가 상응하여 감소하며, 이를 통해 신호 변화에 따른 위치 추론이 가능합니다.

작동 품질을 보장하기 위해 적외선 레이저 탐지기는 접점 간 온도 차이를 모니터링하여 지능형 모니터링 시스템 개발을 지원할 수도 있습니다. 엔지니어들은 레이저 발사기, 반사체, 수신기를 통합한 장치를 배치하여 빛 빔의 차단을 통해 무선으로 이동 접점 머리의 위치를 감지합니다.

실시간 분리기 상태는 통신 모듈을 통해 백엔드 제어 시스템으로 전송되어야 합니다. 그러나 이 기술은 레이저 발사기, 반사체, 센서의 매우 정밀한 정렬을 요구하므로 현장 설치 시 큰 도전이 됩니다. 또한 효과적인 전송 거리는 본질적으로 제한적입니다. 따라서 엔지니어들은 기존의 레이저 센싱 구조를 개선하여 수평 회전 분리기에 특화된 시스템을 개발해야 합니다.

수신된 레이저 신호의 변화를 분석함으로써 기술자는 열린 상태와 닫힌 상태를 신뢰성 있게 구분할 수 있습니다. 분리기 위치 상태는 표 1에 요약되어 있습니다.

표 1에서 보이는 바와 같이 광 센싱 기술은 전자기 간섭에 영향을 받지 않아 다양한 환경과 시나리오에 적합한 모니터링 방법을 제공합니다. 그러나 이 기술은 시스템 감지 중 상대적으로 낮은 안정성과 안전성, 분리기가 폐쇄 위치일 때 접촉의 품질을 완전히 검증할 수 없는 것, 그리고 비, 눈, 습도, 가시성이 나쁜 등의 악천후 조건에 매우 취약하여 신뢰성과 정확성이 감소하는 주요 단점을 가지고 있습니다.

3.3 접점 탐지 기술

접점 탐지 기술은 보조 접점의 작동 원리를 기반으로 분리기 밸브의 위치를 결정합니다. 이는 분리기의 특정 개폐 위치에 보조 접점을 설치하고, 이러한 접점의 작동 상태로부터 실제 스위치 상태를 추론합니다.

작동 중에는 보조 접점을 고압 또는 저압 구역에 설치할 수 있습니다. 고압 구역에 설치할 경우 분리기의 개폐 동작으로 인해 발생하는 기계적 움직임이 보조 접점을 물리적으로 작동시킵니다. 이러한 보조 접점의 작동 상태는 분리기의 개폐 위치를 직접 제어하거나 표시하여 실시간 상태를 매우 정확하게 반영합니다. 그러나 장기간 작동 후에는 기계적 마모와 오차로 인해 성능이 저하될 수 있어 최적화와 업그레이드가 필요합니다.

저압 구역에 설치할 경우 제어 캐비닛 내부의 이동 부품이 보조 접점을 기계적으로 작동시켜 기본적인 개폐 작업을 완료합니다. 이 방법은 접점 머리의 상태를 반영하기 위해 다단계 전송 메커니즘이 포함됩니다. 이 기계 체인의 어느 구성 요소라도 고장이나 오작동이 발생하면 시스템은 분리기의 진정한 작동 상태를 정확하게 나타내지 못할 수 있습니다.

4. 미래 발전 동향

현재 중국의 고압 분리기 작동 모니터링 시스템 연구와 기술 발전은 점점 포괄적이 되고 있습니다. 그럼에도 불구하고 많은 국내 변전소들은 여전히 전통적인 수동 스위칭 절차에 의존하고 있습니다. 이러한 접근 방식은 운영자가 현장에서 각 단계를 반복적으로 실행해야 하므로 효율성이 떨어집니다. 심지어 간단한 신호 이상에서도 기술자는 실제로 해당 위치로 이동해야 합니다. 장기적인 수동 운영 의존은 인간 오류, 누락된 운영 및 느린 스위칭 속도의 위험을 증가시킵니다.

이미지 인식, 센서 네트워크, 레이저 측정, 압력 감지 등 다양한 기술의 지속적인 통합과 발전으로 인해 분리기 위치를 결정하는 다양한 방법이 등장했습니다. 이러한 기술 융합은 스마트 고압 분리기의 자동화와 지능화를 위한 새로운 연구 방향과 기초 지원을 제공합니다.

5. 결론

요약하자면, 고압 분리기의 개폐 위치 모니터링은 복잡하고 다양한 운영 절차가 포함되어 있습니다. 일상적인 유지 관리는 여전히 현장에서의 수동 점검에 부분적으로 의존하며, 모든 운영은 기술 프로토콜을 엄격히 준수해야 합니다. 미래의 방향은 모니터링 시스템에 인공 지능을 통합하여 궁극적으로 지능적이고 자동적이며 신뢰성 있는 위치 탐지를 달성하여 차세대 스마트 변전소 인프라를 구축하는 것입니다.