Monitoringsysteem voor de open/gesloten stand van hoogspanningsafbrekers

In de context van de snelle werking van elektriciteitsnetwerken staan de opening- en sluitingsmechanismen van hoogspanningsafbrekers in elektriciteitscentrales voor uitdagingen zoals complexe bedrijfsprocedures, grote werklasten en lage operationele efficiëntie. Met de vooruitgang van beeldherkennings technologieën en sensoren vereisen moderne intelligente elektriciteitscentrales hogere technische normen voor het bewaken van de open/gesloten posities van hoogspanningsafbrekers tijdens infrastructuurontwikkeling.

De integratie van energie Internet of Things (IoT) sensortechnologieën en draadloze communicatie in elektriciteitsapparatuur heeft de automatiserings- en intelligentieniveaus van hoogspanningsafbrekersystemen aanzienlijk verhoogd—overeenkomstig toekomstige eisen voor slimme grid- en elektriciteitscentraleontwikkeling. Het is daarom essentieel om de belangrijkste toepassingsaspecten van positiebewakingstechnologieën voor hoogspanningsafbrekeroperaties verder te onderzoeken op basis van hun interne structuur en technische kenmerken.

1. Interne structuur van hoogspanningsafbrekers

1.1 Geleidende componenten

Tijdens openen/sluiten-operaties wordt de statische contactaansluiting van een hoogspanningsafbreker voornamelijk vervaardigd uit koperplaten. Twee dergelijke koperplaten worden verbonden om een contactblad te vormen, dat roteert rond een centrale as om statusbewaking mogelijk te maken. Wanneer gesloten, klemt dit geheel zich stevig vast aan de statische contactkop. Een compressiespiraal wordt tussen de twee koperplaten geïnstalleerd om de contactdruk tussen de bewegende en statische contacten te reguleren.

Tijdens de operatie, wanneer stromen in dezelfde richting door beide platen stromen, ontstaat er elektromagnetische aantrekkingskracht tussen hen, waardoor de contactdruk toeneemt en de operationele stabiliteit verbetert. Daarnaast produceren gegalvaniseerde staalplaten aan weerszijden van het contactblad merkbare magnetisering onder kortsluitsituaties, wat wederzijdse aantrekkingskrachten genereert die de contactdruk verder versterken en de mechanische stabiliteit van het openen/sluitenmechanisme van de afbreker fundamenteel verbeteren.

1.2 Isolerende componenten

In het positiebewakingssysteem worden de bewegende en statische contacten op aparte magnetische dragers gemonteerd—het bewegende contact wordt vastgezet op een porselein isolatorbuis. Om mechanische stabiliteit en elektrische isolatie tussen het bewegende contact en metalen structuren te waarborgen, wordt een porseleinen trekstangisolator gebruikt.

1.3 Basistructuur

De basis, meestal vervaardigd uit een stalen frame, dient als montageplatform voor porseleinen isolatoren (of buizen) en de hoofdaandrijfas. Het moet goed aangesloten zijn. Aangezien hoogspanningsafbrekers geen boogdoofvermogen hebben, hebben ze bij openstand een duidelijk zichtbaar breukpunt, waardoor hun open/gesloten status visueel intuïtief is.

2. Kenmerken van open/gesloten positiebewakingstechnologieën

2.1 Beeldherkennistechnologie

Beeldherkenning biedt inherente voordelen in visuele intuitiviteit en eenvoudige implementatie. Echter, vanwege de grote hoeveelheid en variabiliteit van milieubeeldgegevens in elektriciteitscentrale-operaties, zijn geavanceerde intelligente herkenningsalgoritmen, met name die die betrekking hebben op diepteverwerking, vereist. Elektriciteitscentralesystemen moeten grafische gegevens van verschillende apparaten nauwkeurig identificeren en kenmerkende eigenschappen extraheren om als basis te dienen voor de bepaling van de positiestatus van de afbreker.

2.2 Moderne sensortechnologieën

Moderne bewakingsmethoden maken gebruik van houdingsensoren, optische sensoren en andere geavanceerde sensoren om dynamische veranderingen in de positie van de afbreker tijdens de operatie te volgen. Wanneer deze worden gecombineerd met traditionele contactgebaseerde detectiemethoden, vormen ze een "dubbele bevestigings" criterium voor de positiebepaling—een cruciale factor voor de "één-klik sequentiële controle" functionaliteit in intelligente elektriciteitscentrales.

3. Belangrijke toepassingsbeschouwingen voor afbrekerpositiebewakingstechnologieën

Terwijl elektriciteitscentrales evolueren naar meer intelligentie, zijn nieuwe generatie positiebewakingstechnologieën voor hoogspanningsafbrekers cruciaal geworden voor de infrastructuur van slimme grids—vooral om aan de eisen van één-klik sequentiële controle te voldoen. Ingenieurs moeten geschikte bewakingstechnieken selecteren op basis van specifieke systeemconfiguraties om betrouwbare prestaties te garanderen.

3.1 Beeldherkennistechnologie

Beeldherkenning integreert computervisie met vaag informatieverwerking om onderscheidende kenmerken uit visuele gegevens te extraheren, voldoende aan diverse gebruikersvereisten in verschillende scenario's. In de praktijk wordt de positie van een afbreker bepaald door beelden van de open/gesloten staat te nemen en geavanceerde parameterberekening en beeldverwerkingsalgoritmen toe te passen om overeenstemming met operationele normen te verifiëren.

Echter, deze methode heeft relatief lage herkenningsnauwkeurigheid en is sterk gevoelig voor milieu-interferentie (bijvoorbeeld verlichting, stof, weer), wat leidt tot hogere implementatiekosten. Om dit aan te pakken, moeten real-time positiegegevens naar centrale bewakingsplatforms worden verzonden. Huidige toepassingen maken vaak gebruik van intelligente inspectierobots in elektriciteitscentrales die geavanceerde berekeningsmodellen gebruiken om nauwkeurige positieidentificatie te bereiken.

Bovendien, om aan de eisen van China's elektriciteitsgrid voor afstandsbediening van afbrekercontrole te voldoen, moeten beeldmonitorsystemen nauw geïntegreerd zijn met schakelaarpositietekens. Dit maakt accurate statusbepaling mogelijk via een vierfaseproces: beeldopname, kenmerkextractie, grijswaardeverwerking en statusherkenning—culminerend in gegevensupload naar het controlecentrum.

Tijdens de bedrijfsvoering kunnen ensemble rekenmethoden lokale operationele gegevens optimaliseren, hoewel langzame systeemconvergentie nog steeds een uitdaging is. Daarom moet mechanische visie-gebaseerde schakelaarstatusherkenning worden toegepast in combinatie met dubbele drempelogica en ruimtelijke filtertechnieken om ruis te onderdrukken en de feature-extractie te verbeteren—waardoor de herkennings-efficiëntie wordt verhoogd. Toch vereisen videobewakingssystemen een grondige, multi-angle dekking; anders kan externe elektromagnetische interferentie de betrouwbaarheid van het bewaken ernstig compromitteren.

3.2 Optische Sensortechnologie

Optische sensoren betekenen het installeren van lasersensoren op de bewegende contactassemblage. Een laseremitter richt een straal op een reflector; wanneer de disconnector zich in een specifieke positie bevindt, ontvangt de sensor het gereflecteerde signaal. Als het ontvangen optische signaal een vooraf gedefinieerde drempel overschrijdt, neemt het elektrische uitgangssignaal overeenkomstig af—waardoor posities kunnen worden afgeleid op basis van signaalvariaties.

Om de operatieve kwaliteit te waarborgen, kunnen infrarood lasersensoren ook temperatuurverschillen over de contacten bewaken, wat de ontwikkeling van intelligente bewakingssystemen ondersteunt. Ingenieurs implementeren geïntegreerde opstellingen bestaande uit laseremitters, reflectoren en ontvangers om draadloos de positie van de bewegende contactkop te zensen via lichtstraalonderbreking.

De real-time status van de disconnector moet worden doorgegeven aan backend controle systemen via communicatiemodules. Echter, deze technologie vraagt extreem precieze uitlijning van laseremitters, reflectoren en sensoren—wat significante uitdagingen oplevert tijdens veldinstallatie. Bovendien is de effectieve transmissiedistancie inherent beperkt. Daarom moeten ingenieurs bestaande laser-sensorenbouwsels verfijnen om gespecialiseerde systemen te ontwikkelen die zijn aangepast aan horizontaal roterende disconnectors.

Door variaties in het ontvangen lasersignaal te analyseren, kunnen technici betrouwbaar onderscheid maken tussen open en gesloten staten. De disconnectorpositiestatussen worden samengevat in Tabel 1.

Zoals weergegeven in Tabel 1, biedt optische sensortechnologie een monitoringmethode in praktische toepassingen die bestand is tegen elektromagnetische storingen, waardoor het geschikt is voor een breed scala aan omgevingen en scenario's. Het heeft echter opmerkelijke nadelen: relatief lage stabiliteit en veiligheid tijdens systeemdetectie, onmogelijkheid om de kwaliteit van de contacten volledig te verifiëren wanneer de disconnector in de gesloten positie is, en hoge gevoeligheid voor slechte weersomstandigheden zoals regen, sneeuw, vochtigheid en slechte zichtbaarheid - wat resulteert in verminderde betrouwbaarheid en nauwkeurigheid.

3.3 Contactpunt detectietechnologie

Contactpunt detectietechnologie bepaalt de positie van de disconnectorvalve op basis van het werkingsprincipe van hulpcontacten. Het vereist de installatie van hulpcontactpunten op specifieke open/gesloten posities van de disconnector, waarbij de werkelijke schakelstatus wordt afgeleid uit de inwerkingstelling van deze contacten.

Tijdens de bedrijfsvoering kunnen hulpcontacten worden geïnstalleerd in zowel hoogspannings- als laagspanningszones. Wanneer ze in de hoogspanningszone worden geplaatst, activeren de mechanische bewegingen die door de opening/ sluiting van de disconnector worden gegenereerd, fysiek de hulpcontacten. De werkingstoestand van deze hulpcontacten beheerst of geeft dan direct de open of gesloten positie van de disconnector weer, waardoor een zeer nauwkeurige weergave van de real-time status mogelijk is. Na langdurige bedrijfsvoering kan echter mechanische slijtage en misalignering de prestaties doen verslechteren, waardoor optimalisatie en upgrades nodig zijn.

Bij installatie in de laagspanningszone vertrouwt het systeem op interne bewegende componenten binnen de sturingkast om de hulpcontacten mechanisch te activeren, waardoor de basisoperaties voor openen/sluiten worden voltooid. Deze methode maakt gebruik van meervoudige overbrengingsmechanismen om de status van het contactpunt weer te geven. Als een onderdeel in deze mechanische keten faalt of defect raakt, kan het systeem de ware operationele status van de disconnector niet nauwkeurig weergeven.

4. Toekomstige ontwikkelingstrends

Momenteel worden onderzoeks- en technologische ontwikkelingen in monitoren van hoogspanningsdisconnectoroperaties in China steeds omvattender. Desalniettemin maken veel nationale elektriciteitscentrales nog steeds gebruik van traditionele handmatige schakelprocedures. Deze benadering vereist dat operators elke stap ter plaatse herhaaldelijk uitvoeren, wat inefficiënt is. Zelfs bij eenvoudige signaalafwijkingen moeten technici fysiek naar de locatie reizen. Langdurige afhankelijkheid van handmatige operaties vergroot de risico's op menselijke fouten, gemiste operaties en trage schakelsnelheden.

Met de voortdurende integratie en vooruitgang van technologieën, waaronder beeldherkenning, sensornetwerken, lasersmeting en drukmeting, is er een divers assortiment aan methoden ontstaan om de positie van de disconnector te bepalen. Deze technologische convergentie biedt nieuwe onderzoeksrichtingen en fundamentele ondersteuning voor de automatisering en intelligentie van slimme hoogspanningsdisconnectors.

5. Conclusie

Samengevat, het monitoren van de open/gesloten positie van hoogspanningsdisconnectors omvat complexe en diverse operatieprocedures. Regelmatig onderhoud is nog steeds gedeeltelijk afhankelijk van ter plaatse handmatige inspecties om de real-time operationele toestand te beoordelen, en alle operaties moeten strikt voldoen aan gevestigde technische protocollen. De toekomstige richting ligt in de integratie van kunstmatige intelligentie in monitoren systemen om uiteindelijk intelligente, autonome en betrouwbare positiedetectie te bereiken - de weg vrijmakend voor next-generatie slimme elektriciteitscentrale infrastructuur.