Tehnologija za nadzor položaja odprt/zaprt visokonapetostnih preklopnikov

V kontekstu hitrega delovanja elektroenergetskega sistema se mehanizem odpiranja in zapiranja visokonapetostnih ločil v preobrazovalnicah sooča z izzivi, kot so kompleksne operacijske postopke, velika obremenjenost dela in nizka operativna učinkovitost. Z napredkom tehnologij prepoznavanja slik in inovacij senzorjev sodobne inteligentne preobrazovalnice zahtevajo višje tehnične standarde za nadzor položaja odpiranja/zapiranja visokonapetostnih ločil med razvojem infrastrukture.

Integracija tehnologij Internet of Things (IoT) za merjenje in brezžične komunikacije v električno opremo je bistveno izboljšala stopnjo avtomatizacije in inteligentnosti sistemov visokonapetostnih ločil—kar je v skladu s prihodnjimi zahtevami za razvoj pametnih omrežij in preobrazovalnic. Zato je ključno, da se dodatno raziskujejo ključni vidiki uporabe tehnologij za nadzor položaja visokonapetostnih ločil glede na njihovo notranjo strukturo in tehnične značilnosti.

1. Notranja struktura visokonapetostnih ločil

1.1 Vodilni elementi

Med operacijami odpiranja/zapiranja je statični kontakt terminal visokonapetostnega ločila predvsem sestavljen iz bakrenih plošč. Dve takšni bakreni plošči sta povezani, da oblikujeta kontaktne lepe, ki se vrtijo okoli centralne osi, kar omogoča nadzor stanja. Ko je zaprto, ta sklop trdno stisne statični kontakt glavo. Med dvema bakrenima ploščama je nameščen pritiskni pramen, ki uredi pritisk med gibljivim in statičnim kontaktom.

Med delovanjem, ko tok teče v isti smeri skozi obe plošči, se med njima ustvari elektromagnetska privlačnost, ki poveča pritisk na kontakt in izboljša operativno stabilnost. Dodatno, galvanizirane jeklene plošče, nameščene na obeh straneh kontaktne lepe, pri kratkoročnem toku generirajo opazno magnetizacijo, kar ustvarja vzajemne privlačne sile, ki še bolj poslabšajo pritisk na kontakt in temeljito izboljšajo mehansko stabilnost mehanizma odpiranja/zapiranja ločila.

1.2 Izolacijski elementi

V sistemu za nadzor položaja so gibljivi in statični kontakti nameščeni na ločenih magnetnih podporah—gibljivi kontakt je fiksiran na porcelaninsko izolatorsko puško. Za zagotovitev mehanske stabilnosti in električne izolacije med gibljivim kontaktom in kovinskimi strukturami se uporablja porcelaninska izolatorska čev.

1.3 Osnovna struktura

Osnova, običajno sestavljena iz jeklenega okvirja, služi kot montažna platforma za porcelanske izolatorje (ali puške) in glavno pogonsko valj. Ta mora biti pravilno zasidana. Ker visokonapetostna ločila nimajo zmogljivosti za ugasanje loka, imajo jasno vidno prekinjeno točko, ko so odprta, kar naredi njihov stanje odprt/zaprt intuitivno vidno.

2. Značilnosti tehnologij za nadzor položaja odpiranja/zapiranja

2.1 Tehnologija prepoznavanja slik

Prepoznavanje slik ponuja nedvoumne prednosti v vizualni intuitivnosti in lahkosti implementacije. Vendar zaradi velike količine in variabilnosti okoljskih slikovnih podatkov pri operacijah v preobrazovalnicah so potrebni napredni inteligentni algoritmi za prepoznavanje, posebno tisti, ki vključujejo obdelavo globinskih informacij. Sistem preobrazovalnice mora natančno prepoznati grafične podatke različnih naprav in izluščiti značilne lastnosti, ki služijo kot osnova za določitev položaja ločila.

2.2 Sodobne meritve tehnologije

Sodobne metode nadzora izkoriščajo senzorje za merjenje lega, optične senzorje in druge napredne meritve naprave, da sledijo dinamičnim spremembam položaja ločila med delovanjem. Ko se kombinirajo z tradicionalnimi metodami zaznavanja na osnovi stikov, tvorijo "dvojno potrditev" kriterij za določanje položaja—ključni omogočilec funkcionalnosti "enoklikovnega zaporednega nadzora" v inteligentnih preobrazovalnicah.

3. Ključne upoštevalne točke za tehnologije nadzora položaja ločil

Ko se preobrazovalnice razvijajo v smeri večje inteligence, so nove generacije tehnologij za nadzor položaja visokonapetostnih ločil postale ključne za infrastrukturo pametnih omrežij, zlasti za izpolnjevanje zahtev enoklikovnega zaporednega nadzora. Inženirji morajo izbrati primerni nadzorne postopke glede na specifične konfiguracije sistema, da zagotovijo zanesljivo delovanje.

3.1 Tehnologija prepoznavanja slik

Prepoznavanje slik združuje računalniško vid in obdelavo nejasnih informacij, da izlušči značilne lastnosti iz vizualnih podatkov, kar zadovoljuje različne uporabniške zahteve v različnih scenarijih. V praksi se položaj ločila določi z zajemanjem slik njegovih stanj odprto/zaprto in uporabo inteligentnih parametrov za izračun in obdelavo slik, da se preveri skladnost z operativnimi standardi.

Vendar ta metoda trpi zaradi relativno nizke natančnosti prepoznavanja in visoke občutljivosti na okoljsko motnje (npr. razsvetljava, prah, vreme), kar poveča stroške implementacije. Za reševanje tega problema morajo realni podatki o položaju biti preneseni na centralne nadzorne platforme. Trenutne aplikacije pogosto vključujejo inteligentne robotične inspektorje preobrazovalnic, ki uporabljajo napredne računalniške modele za dosego natančne identifikacije položaja.

Dodatno, za izpolnjevanje zahtev kitajskega elektroenergetskega omrežja za oddaljeno preverjanje ločil, morajo sistemi za nadzor slik biti tesno integrirani s signaloma položaja preklopnikov. To omogoča natančno določitev stanja skozi štiri-fazni proces: zajemanje slik, izluščevanje značilnosti, obdelava sivih tonov in prepoznavanje stanja, kar konča z nalaganjem podatkov v kontrolni center.

Med izvajanjem lahko metode združenega računanja optimizirajo lokalne operativne podatke, čeprav ostaja počasna konvergenca sistema izziv. Zato bi se morala uporabiti prepoznavanje stanja vključevalnikov na osnovi mehanskega vidovanja skupaj s dvostopenjsko logiko in filtriranjem v prostorskem domeni za zmanjševanje šuma in izboljšanje izvlečitve značilnic—s tem pa izboljšati učinkovitost prepoznavanja. Vendar video nadzorne sisteme zahtevajo celovito pokritje s več kot enega kota; drugače lahko zunanji elektromagnetno naruševanje zelo kompromitira zanesljivost nadzora.

3.2 Optična merilna tehnologija

Optično merjenje vključuje namestitev laserskih senzorjev na premikajoči se kontakt. Laserski emitter posreduje žarko na reflektor; ko je odvajalnik v določenem položaju, reflektirani signal prejme senzor. Če prejeti optični signal preseže prednastavljen prag, električni izhodni signal ustrezno pada—omogoča tako sklepanje o položaju na podlagi sprememb signala.

Za zagotavljanje kakovosti delovanja lahko infrardeči laserski detektorji tudi spremljajo temperaturne razlike med kontakti, kar podpira razvoj pametnih sistemov nadzora. Inženirji namestijo integrirane postavke, sestavljene iz laserskih emiterjev, reflektorjev in prejemnikov, za brezžično zaznavanje položaja premikajočega se kontakta preko prekinjanja svetlobnega žarka.

Trenutni status odvajalnika mora biti prenesen na strežniške sisteme za nadzor preko komunikacijskih modulov. Ta tehnologija pa zahteva izredno točno poravnava laserskih emiterjev, reflektorjev in senzorjev—kar predstavlja velik izziv pri namestitvi na terenu. Poleg tega je učinkovita oddaljenost prenosa bistveno omejena. Zato bi inženirji morali izboljšati obstoječe arhitekture laserskega zaznavanja, da bi razvili specializirane sisteme, prilagojene horizontalno vrtečim se odvajalnikom.

S pregledom variacij prejetega laserskega signala tehničari lahko zanesljivo ločijo med odprtimi in zaprtimi stanji. Stanja položaja odvajalnika so povzetana v Tabeli 1.

Kot je prikazano v tabeli 1, optična senzorska tehnologija ponuja način nadzora v praktičnih aplikacijah, ki je odporen na elektromagnetsko motnjo, kar jo čini primerno za širok spekter okolij in situacij. Vendar ima nekatere značilne pomanjkljivosti: relativno nizka stabilnost in varnost med sistemskega detektiranja, nezmožnost polnoma preveriti kakovosti stika, ko je odsevnik zaprt, in visoka občutljivost na slabo vremenske razmere, kot so dež, sneg, vlaga in slaba vidljivost - kar vodi do zmanjšane zanesljivosti in točnosti.

3.3 Tehnologija za določanje stikalne točke

Tehnologija za določanje stikalne točke ugotavlja položaj ventila odsevnikov na podlagi delovanja pomožnih kontaktov. To zahteva namestitev pomožnih stikalnih točk na določenih odprtih/zaprtih položajih odsevnikov, s tem, da se dejanski status preklopnika sklepa iz vključitve teh kontaktov.

Med delovanjem se lahko pomožni kontakti namestijo bodisi v visokonaponskih ali nizkonaponskih zonah. Ko so postavljeni v visokonaponsko območje, mehanska gibanja, generirana z odpiranjem/zapiranjem odsevnikov, fizično aktivirajo pomožne kontakte. Operativno stanje teh pomožnih kontaktov potem neposredno nadzoruje ali kaže odprti ali zaprt položaj odsevnika, kar omogoča zelo točno odražanje njegovih trenutnih pogojev. Vendar po dolgem delovanju se lahko mehanska opotrebitev in zamenjava zmanjšata zmogljivost, kar zahteva optimizacijo in posodobitve.

Ko so nameščeni v nizkonaponsko območje, sistem uporablja notranje giblje elemente znotraj nadzorne škatle, da mehansko sprožijo pomožne kontakte, s tem, da se zaključi osnovna operacija odpiranja/zapiranja. Ta metoda vključuje večetapne prenosne mehanizme, da odrazi stanje stikalne glave. Če kakšen element v tej mehanski verigi odpade ali ne pravilno deluje, sistem morda ne bo točno predstavljal resničnega operativnega stanja odsevnika.

4. Prihodnje razvojne trendi

Trenutno se raziskave in tehnološki napredek v sistemih za nadzor operacij visokonaponskih odsevnikov v Kitajski vse bolj razširjajo. Vendar še mnogi domači pretvorovalniki še vedno uporabljajo tradicionalne ročne postopke preklopanja. Ta pristop zahteva, da operaterji ponavljajo vsak korak na mestu, kar vodi do neučinkovitosti. Tudi za preproste signalne anomalije morajo tehničarji fizično potovati na lokacijo. Dolgoročna odvisnost od ročnih operacij poveča tveganja za človeške napake, izgubljene operacije in počasnejše preklopanje.

Z nenehnim združevanjem in napredkom tehnologij, vključno z prepoznavanjem slik, omrežji senzorjev, merjenjem z lazerom in merjenjem tlaka, je nastalo raznoliko število metod za določanje položaja odsevnikov. Ta tehnološko konvergenca prinaša nove smeri raziskav in osnovno podporo za avtomatizacijo in inteligenco pametnih visokonaponskih odsevnikov.

5. Zaključek

V skladu z zgornjim, nadzor odprtega/zaprtega položaja visokonaponskih odsevnikov vključuje kompleksne in raznolike operativne postopke. Redna vzdrževanja še delno odvisna so od ročnega pregleda na mestu, da bi se ocenili trenutni operativni pogoji, in vse operacije morajo strogo slediti ustanovljenim tehničnim protokolom. Prihodnja smer leži v integraciji umetne inteligence v sisteme za nadzor, da bi se na koncu dosegla pametna, samostojna in zanesljiva določitev položaja - česar s tem odpremo pot za infrastrukturo naslednjega generacije pametnih pretvorovalnikov.