Övervakningsteknik för öppen/stängd position av högspänningskopplingar

I sammanhanget med höghastighetsdrift av elkraftsystem står öppnings- och stängningsmekanismen för högspänningskopplare i anläggningar inför utmaningar som komplexa driftförfaranden, stora arbetsbelastningar och låg driftseffektivitet. Med framstegen inom bildigenkänningstekniker och sensorinnovationer kräver moderna intelligenta anläggningar nu högre tekniska standarder för övervakning av öppna/stängda lägen hos högspänningskopplare under infrastrukturutveckling.

Integration av energi-IoT-sensor-teknologier och trådlös kommunikation i elutrustning har betydligt förbättrat automatiserings- och intelligensnivåerna hos högspänningskopplarsystem—i linje med framtida krav för smarta nät och anläggningar. Därför är det nödvändigt att vidare undersöka de viktigaste tillämpningsaspekterna av positionsovervakningstekniker för högspänningskopplardrift baserat på deras interna struktur och tekniska egenskaper.

1. Intern struktur av högspänningskopplare

1.1 Ledande komponenter

Vid öppnings- och stängningsoperationer är den statiska kontaktterminalen för en högspänningskopplare huvudsakligen konstruerad av kopplat. Två sådana kopplatplattor är sammankopplade för att forma en kontaktblad, som roterar runt en central axel för att möjliggöra statusövervakning. När den är stängd håller denna montering säkert fast vid den statiska kontakthuvudet. En komprimeringsspiral är installerad mellan de två kopplatplattorna för att reglera kontaktryck mellan den rörliga och den statiska kontakten.

Under drift, när strömmar flyter i samma riktning genom båda plattorna, genereras elektromagnetisk attraktion mellan dem, vilket ökar kontaktrycket och förbättrar driftstabiliteten. Dessutom producerar galvaniserade stålplattor placerade på båda sidor av kontaktbladet märkbar magnetisering under kortslutningsström, vilket genererar mutuella attraktionskrafter som ytterligare förstärker kontaktrycket och grundligen förbättrar mekanisk stabilitet i kopplingens öppnings- och stängningsmekanism.

1.2 Isolerande komponenter

I positionsövervakningssystemet är den rörliga och den statiska kontakten monterade på separata magnetiska stöd—den rörliga kontakten är fastsatt på en porcelängsulod. För att säkerställa mekanisk stabilitet och elektrisk isolering mellan den rörliga kontakten och metallkonstruktioner används en porcelängsdragstångsisolator.

1.3 Basstruktur

Basen, vanligtvis konstruerad av en stålfarm, fungerar som monteringsplattform för porcelängsuloder (eller busshus) och huvuddrivaxeln. Den måste vara korrekt jordad. Eftersom högspänningskopplare saknar kapacitet att kväva bågar, har de en tydligt synlig brytpunkt när de är öppna, vilket gör deras öppna/stängda status visuellt intuitiv.

2. Karaktäristika för öppna/stängda positionsovervakningstekniker

2.1 Bildigenkänningsteknik

Bildigenkänning erbjuder inbyggda fördelar i form av visuell intuitivitet och lätthanterlighet. Emellertid, på grund av den stora volymen och variabiliteten i miljöbilddata i anläggningsdrift, krävs avancerade intelligenta igenkänningsalgoritmer—särskilt de som involverar bearbetning av djupsinformation. Anläggningsystem måste kunna exakt identifiera grafiska data från olika enheter och extrahera distinkta egenskaper som grund för att bestämma kopplingspositionstatus.

2.2 Moderna sensor-teknologier

Moderna övervakningsmetoder använder attitydsensorer, optiska sensorer och andra avancerade sensor-enheter för att spåra dynamiska förändringar i kopplingsposition under drift. När de kombineras med traditionella kontaktbaserade detektionsmetoder bildar de ett "dubbelt bekräftelse"-kriterium för positionsbedomning—en kritisk drivkraft för "ett-klick sekventiell kontroll"-funktionen i intelligenta anläggningar.

3. Viktiga tillämpningsöverväganden för kopplingspositionsovervakningstekniker

Medan anläggningar utvecklas mot större intelligens har nygenerationspositionsovervakningstekniker för högspänningskopplare blivit avgörande för smarta nätinfrastrukturer—särskilt för att möta kraven på ett-klick sekventiell kontroll. Ingenjörer måste välja lämpliga övervakningstekniker baserat på specifika systemkonfigurationer för att säkerställa tillförlitlig prestanda.

3.1 Bildigenkänningsteknik

Bildigenkänning integrerar datorsyn med oskarp informationsbehandling för att extrahera distinkta egenskaper från visuella data, vilket uppfyller olika användarbehov i olika scenarion. I praktiken bestäms positionen för en koppling genom att fånga bilder av dess öppna/stängda tillstånd och tillämpa intelligenta parameterräkningar och bildbehandlingsalgoritmer för att verifiera överensstämmelse med driftstandarder.

Dock lider denna metod av relativt låg igenkänningsprecision och hög känslighet för miljöpåverkan (t.ex. belysning, damm, väder), vilket leder till ökade implementeringskostnader. För att hantera detta måste realtidspositiondata skickas till centrala övervakningsplattformar. Nuvarande tillämpningar inkluderar ofta intelligenta anläggningsinspektionsrobotar som använder avancerade beräkningsmodeller för att uppnå exakt positionidentifiering.

För att uppfylla Kinas elnät krav på fjärrstyrd kopplingverifikation måste bildövervakningssystem vara tätt integrerade med brytarpositions signaler. Detta möjliggör exakt statusbestämning genom en fyrfasprocess: bildinmatning, egenskapsextrahering, gråtonbehandling och tillståndsigenkänning—som kulminerar i dataladdning till kontrollcentret.

Under driftning kan ensembleberäkningsmetoder optimera lokala driftdata, även om långsam systemkonvergens fortfarande är en utmaning. Därför bör mekanisk synbaserad brytarestillståndskänning antas tillsammans med dubbeltröskellogik och rumslig filtrering för att undertrycka brus och förbättra egenskapsutvinning—vilket leder till ökad känningseffektivitet. Ändå kräver videövervakningssystem fullständig, flervinklad täckning; annars kan extern elektromagnetisk störning allvarligt påverka övervakningsreliabiliteten.

3.2 Optisk sensor teknologi

Optisk sensoring innebär installation av lasersensorer på den rörliga kontaktmonteringen. En laseremittent riktar ett stråle mot en reflektor; när kopplingen är i en specifik position mottas det reflekterade signalen av sensorn. Om det mottagna optiska signalen överstiger en fördefinierad tröskel minskar den elektriska utgångssignalen därefter—vilket möjliggör positionsinferens baserat på signalvariation.

För att säkerställa driftkvalitet kan infraröda laserdetektorer också övervaka temperaturdifferenser över kontakter, vilket stöder utvecklingen av intelligenta övervakningssystem. Ingenjörer installerar integrerade uppsättningar bestående av laseremitter, reflektorer och mottagare för att trådlöst känna av den rörliga kontaktens position genom ljusstrålbrott.

Den aktuella kopplingens status måste sändas till bakomliggande styrsystem via kommunikationsmoduler. Dock kräver denna teknik extremt precist justering av laseremitter, reflektorer och sensorer—vilket innebär betydande utmaningar vid fältinstallation. Dessutom är effektiv sändningsavstånd inbyggt begränsat. Därför bör ingenjörer förfinas existerande lasersensorarkitekturer för att utveckla specialiserade system anpassade för horisontellt roterande kopplingar.

Genom att analysera variationer i det mottagna lasersignalen kan tekniker pålitligt skilja mellan öppet och stängt tillstånd. Kopplingens positionsstatus sammanfattas i tabell 1.

Enligt tabell 1 erbjuder optisk sensor teknik en övervakningsmetod i praktiska tillämpningar som är immun mot elektromagnetisk störning, vilket gör den lämplig för ett brett spektrum av miljöer och scenarier. Den har dock betydande nackdelar: relativt låg stabilitet och säkerhet under systemkontroll, oförmåga att fullständigt verifiera kontaktens kvalitet när kopplaren är i stängd position, samt hög känslighet för olyckliga väderförhållanden som regn, snö, fuktighet och dålig synbarhet—vilket leder till minskad tillförlitlighet och precision.

3.3 Kontaktpunktsdetekteringsteknik

Kontaktpunktsdetekteringsteknik avgör kopplarens position baserat på hjälpkontakternas fungeringsprincip. Det krävs att hjälpkontakter installeras vid specifika öppna/stängda positioner för kopplaren, med den faktiska switch-statusen utläst från dessa kontakters engagemang.

Under drift kan hjälpkontakter installeras antingen i högspännings- eller lågspänningszoner. När de placeras i högspänningsområdet aktiveras hjälpkontakterna fysiskt av den mekaniska rörelse som genereras av kopplarens öppning/stängning. Hjälpkontaktens driftstatus styr sedan direkt eller indikerar kopplarens öppna eller stängda position, vilket möjliggör en mycket exakt återspegling av dess realtidsstatus. Efter långvarig drift kan dock mekanisk nötning och förflyttning leda till prestandaförbättringar, vilket kräver optimering och uppgradering.

När de installeras i lågspänningszonen beror systemet på inre rörliga komponenter inuti kontrollkabinettet för att mekaniskt utlösa hjälpkontakter, vilket slutför den grundläggande öppna/stänga-operationen. Denna metod involverar flerstegsöverföringsmekanismer för att återspegla statusen för kontakthuvudet. Om någon komponent i denna mekaniska kedja misslyckas eller felar, kan systemet inte korrekt representera kopplarens sanna driftstatus.

4. Framtidens utvecklingsriktningar

Forskning och teknologisk utveckling av övervakningssystem för högspänningskopplare i Kina blir allt mer omfattande. Trots detta fortfarande många inhemska elkraftstationer anlitar traditionella manuella växlingsprocedurer. Denna metod kräver att operatörer upprepat utför varje steg på plats, vilket resulterar i ineffektivitet. Även för enkla signalavvikelser måste tekniker fysiskt resa till platsen. Långsiktig beroende av manuella operationer ökar risken för mänskliga fel, bortglömda operationer och långsam växling.

Med den fortsatta integrationen och framstegen inom teknologi, inklusive bildigenkänning, sensornätverk, laseravståndsmätning och tryckmätning, har en mängd olika metoder för att fastställa kopplarens position uppkommit. Denna teknologiska konvergens ger nya forskningsriktningar och grundläggande stöd för automatisering och intelligens av smarta högspänningskopplare.

5. Slutsats

Sammanfattningsvis innebär övervakning av högspänningskopplarens öppna/stängda position komplexa och varierade driftförfaranden. Rutinunderhåll beror fortfarande delvis på manuell inspektion på plats för att bedöma den verkliga driftstatusen, och alla operationer måste strikt följa fastställda tekniska protokoll. Framtida riktningen ligger i integration av artificiell intelligens i övervakningssystem för att slutligen uppnå intelligent, autonom och tillförlitlig positionsdetektion—och öppna vägen för nästa generations smarta elkraftstationsinfrastruktur.