Tehnologija za nadzor položaja otvaranja/zatvaranja visokonaponskih prekidača

U kontekstu brze operacije električnih sistema, mehanizam otvaranja i zatvaranja visokonaponskih prekidača u pretvorima suočen je sa izazovima kao što su složeni operativni postupci, veliki radni opterećenja i niska operativna efikasnost. Sa napredovanjem tehnologija prepoznavanja slika i inovacija senzora, savremene inteligentne pretvore se sada zahtevaju viši tehnički standardi za praćenje položaja otvaranja/zatvaranja visokonaponskih prekidača tokom razvoja infrastrukture.

Integracija tehnologija Internet stvari (IoT) i bežične komunikacije u električnu opremu značajno je unapredila nivo automatizacije i inteligencije sistema visokonaponskih prekidača—u skladu sa budućim zahtevima za razvoj pametne mreže i pretvor. Stoga je neophodno dalje istraživati ključne aspekte primene tehnologija praćenja položaja za operacije visokonaponskih prekidača na osnovu njihove interne strukture i tehničkih karakteristika.

1. Interna struktura visokonaponskih prekidača

1.1 Konduktivni elementi

Tokom operacija otvaranja/zatvaranja, statični kontakt terminal visokonaponskog prekidača uglavnom je konstruisan od bakarnih ploča. Dve takve bakrene ploče su povezane da formiraju kontakt leđe, koje rotira oko centralne ose omogućavajući praćenje statusa. Kada je zatvoren, ovaj spoj sigurno hvata statični kontakt glavu. Kompresijska opruga je instalirana između dve bakrene ploče kako bi regulisala kontakt pritisak između pokretnog i statičnog kontakta.

Tokom operacije, kada struja teče u istom smeru kroz obe ploče, generiše se elektromagnetska privlačna sila između njih, povećavajući kontakt pritisak i poboljšavajući operativnu stabilnost. Takođe, galvanizovane čelikove ploče montirane na obe strane kontakt leđa proizvode značajnu magnetizaciju pod uslovima strujnog kruga, generišući međusobne privlachne sile koje dodatno jače kontakt pritisak i temeljito poboljšavaju mehaničku stabilnost mehanizma otvaranja/zatvaranja prekidača.

1.2 Izolacioni elementi

U sistemu praćenja položaja, pokretni i statični kontakti su montirani na posebne magnetske držače—pokretni kontakt je fiksiran na porcelanski izolator bušiljak. Da bi se osigurala mehanička stabilnost i električna izolacija između pokretnog kontakta i metaličkih struktura, koristi se porcelanski izolator vucnjak.

1.3 Bazna struktura

Baza, obično konstruisana od čeličnog okvira, služi kao platforma za montažu porcelanskih izolatora (ili bušiljaka) i glavnog pogonskog valjka. Morala bi biti pravilno zemljena. Budući da visokonaponski prekidači nemaju sposobnost gasenja lukova, imaju jasno vidljivu tačku prekida kada su otvoreni, što čini njihov status otvaranja/zatvaranja vizualno intuitivnim.

2. Karakteristike tehnologija praćenja položaja otvaranja/zatvaranja

2.1 Tehnologija prepoznavanja slika

Prepoznavanje slika nudi prirodne prednosti u vizualnoj intuitivnosti i lako implementabilnosti. Međutim, zbog velikog zapremine i varijabilnosti podataka o slikama iz okruženja u operacijama pretvor, potrebni su napredni inteligentni algoritmi prepoznavanja, posebno oni koji uključuju obradu informacija o dubini. Sistemi pretvor moraju precizno identifikovati grafičke podatke sa različitih uređaja i izvući distinktivne karakteristike kako bi poslužili kao osnova za određivanje statusa položaja prekidača.

2.2 Savremene tehnologije senziranja

Savremene metode praćenja koriste senzore odlaganja, optičke senzore i druge napredne senzorske uređaje za praćenje dinamičkih promena položaja prekidača tokom operacija. Kombinovani sa tradicionalnim metodama detekcije na osnovu kontakta, oni formiraju kriterijum "dvostruke potvrde" za ocenu položaja—ključni omogućivač funkcionalnosti "jednoklik kontrola" u inteligentnim pretvorima.

3. Ključne razmatranje primene tehnologija praćenja položaja prekidača

Dok se pretvore evoluiraju ka većoj inteligenciji, nove generacije tehnologija praćenja položaja visokonaponskih prekidača postale su ključne za infrastrukturu pametne mreže—posebno da bi zadovoljili zahteve za jednoklik kontrolu. Inženjeri moraju birati odgovarajuće tehnike praćenja na osnovu specifičnih konfiguracija sistema kako bi osigurali pouzdanu performansu.

3.1 Tehnologija prepoznavanja slika

Prepoznavanje slika integriše računalno vidjenje i obradu fuzzy informacija kako bi izvukle distinktivne karakteristike iz vizualnih podataka, zadovoljavajući različite korisničke zahteve u različitim scenarijima. U praksi, položaj prekidača se određuje snimanjem slika njegovog stanja otvaranja/zatvaranja i primenom inteligentnih parametarskih izračunavanja i algoritama obrade slika kako bi se verifikovala usaglašenost sa operativnim standardima.

Međutim, ovaj metod trpi relativno nisku preciznost prepoznavanja i visoku osetljivost na okružensko uticaje (npr. svetlost, prah, vreme), što dovodi do povećanja troškova implementacije. Da bi se to rešilo, podaci o realnom položaju moraju biti preneti na centralne platforme za praćenje. Trenutne aplikacije često uključuju inteligentne robote za inspekciju pretvor koji koriste napredne izračunavajuće modele kako bi postigli preciznu identifikaciju položaja.

Takođe, kako bi se ispunili zahtevi električne mreže Kine za udaljeno kontrolisanje prekidača, sistemi nadzora slika moraju biti tesno integrirani sa signalima položaja prekidača. To omogućava preciznu određivanje statusa kroz četvorofazni proces: akvizicija slike, ekstrakcija karakteristika, obrada nijansi sive boje i prepoznavanje stanja—što završava uploadom podataka na kontrolni centar.

Tokom rada, metode ensemblskog računanja mogu optimizovati lokalne operativne podatke, iako spor konvergencija sistema ostaje izazov. Stoga bi trebalo da se usvoji prepoznavanje stanja prekidača zasnovano na mehaničkom vidu uz primenu logike sa dvostrukim pragom i filtriranje u prostornoj domeni kako bi se smanjio šum i poboljšala ekstrakcija karakteristika—time se unapređuje efikasnost prepoznavanja. Ipak, sistemi nadzora putem videa zahtevaju kompletan, višeuglovi prikup, inače vanjska elektromagnetska interferencija može ozbiljno kompromitirati pouzdanost nadzora.

3.2 Optska senzorska tehnologija

Optsko senziranje uključuje instalaciju laserskih senzora na pokretno kontakt sklop. Laserski izlaznik upućuje zraku ka reflektoru; kada je prekidač u određenoj poziciji, reflektovani signal se prima senzorom. Ako primljeni optska signal premaši preddefinisani prag, električni izlazni signal se smanjuje odgovarajuće—omogućavajući zaključivanje o poziciji na osnovu varijacije signala.

Da bi se osigurala kvalitetna operacija, infracrveni laserski detektori takođe mogu pratiti razlike temperature na kontaktima, podržavajući razvoj inteligentnih sistema nadzora. Inženjeri raspoređuju integrisane postavke koje uključuju laserske izlaznike, reflektore i prijemnike kako bi bezžično osetili poziciju pokretnog kontakt glave preko prekida svetlosnog zraka.

Trenutno stanje prekidača mora biti preneto sistemima za kontrolu na pozadini preko modula za komunikaciju. Međutim, ova tehnologija zahteva izuzetno preciznu poravnanje laserskih izlaznika, reflektora i senzora—što predstavlja značajan izazov tokom terenske instalacije. Takođe, efektivna udaljenost prenosa je po svojoj prirodi ograničena. Stoga, inženjeri bi trebalo da unaprede postojeće arhitekture opske detekcije kako bi razvili specijalizovane sisteme prilagođene horizontalno rotirajućim prekidačima.

Analizom varijacija primljenog laserskog signala, tehničari mogu pouzdano razlikovati između otvorenog i zatvorenog stanja. Stanja pozicije prekidača su sažeta u Tabeli 1.

Kao što je prikazano u tabeli 1, optička senzorska tehnologija nudi metodu nadzora u praktičnim primenama koja je imuna na elektromagnetsku interferenciju, čime se ona čini pogodnom za širok spektar okruženja i situacija. Međutim, ima značajne mane: relativno niska stabilnost i sigurnost tokom detekcije sistema, neispunjenost da se potpuno proveri kvalitet kontakta kada odvojitelj bude u zatvorenom položaju, kao i visoka osetljivost na nepovoljne vremenske uslove poput kiše, snijega, vlage i loše vidljivosti - što dovodi do smanjene pouzdanosti i tačnosti.

3.3 Tehnologija detekcije tačke kontakta

Tehnologija detekcije tačke kontakta utvrđuje položaj ventila odvojitelja na osnovu principa rada pomoćnih kontakata. Zahteva se instaliranje pomoćnih tačaka kontakta na specifičnim otvorenim/zatvorenim pozicijama odvojitelja, gde se stvarni status preključnika može izvesti iz angažovanja ovih kontakata.

Tokom rada, pomoćni kontakti mogu biti instalirani u zonama visokog ili niskog napona. Kada su postavljeni u zonu visokog napona, mehanički pokret generisan otvaranjem/zatvaranjem odvojitelja fizički aktivira pomoćne kontakte. Operativni status ovih pomoćnih kontakata direktno kontroluje ili označava otvoreni ili zatvoreni položaj odvojitelja, omogućavajući visoko preciznu refleksiju njegovog stvarnog statusa. Međutim, nakon dugotrajnog rada, mehaničko istrošenje i neslaganje mogu smanjiti performanse, što zahteva optimizaciju i unapređenja.

Kada su instalirani u zonu niskog napona, sistem se oslanja na unutrašnje pokretnice unutar kontrolne skrinje kako bi mehanički aktivovali pomoćne kontakte, time obavljajući osnovnu operaciju otvaranja/zatvaranja. Ova metoda uključuje višeetapne mehanizme prenosa kako bi se odrazio status glave kontakta. Ako bilo koji deo ove mehaničke lanca ne radi ili ne funkcioniše ispravno, sistem može neuspjeti da točno predstavi stvarni operativni status odvojitelja.

4. Buduće trendove razvoja

Trenutno, istraživanja i tehnološki napredak u sistemima nadzora za operacije visokonaponskih odvojitelja u Kini postaju sve kompletaniji. Ipak, mnoge domaće podstanice još uvek koriste tradicionalne ručne postupke preključivanja. Ovaj pristup zahteva da operatori redovno izvršavaju 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 grešaka, propustaja u operacijama i sporih preključivanja.

Sa nastavkom integracije i napretka tehnologija, uključujući prepoznavanje slika, mreže senzora, laserska merenja i senzore pritiska, pojavljuje se raznoliki niz metoda za određivanje položaja odvojitelja. Ova tehnološka konvergencija pruža nove smjerove istraživanja i temeljnu podršku za automatizaciju i inteligenciju pametnih visokonaponskih odvojitelja.

5. Zaključak

Ukratko, nadzor otvorenog/zatvorenog položaja visokonaponskih odvojitelja uključuje složene i raznolike operativne procedure. Redovna održavanja još uvek delimično zavise od ručnih inspekcija na mjestu kako bi se procijenili stvarni operativni uvjeti, a sve operacije moraju strogo poštovati utvrđene tehničke protokole. Budući smjer leži u integraciji umjetne inteligencije u sisteme nadzora kako bi se konačno postigla inteligentna, autonomna i pouzdana detekcija položaja - otvarajući put za infrastrukturu sledeće generacije pametnih podstanica.