現(xiàn)代配電網(wǎng)背后的技術(shù)

行業(yè)需要持續(xù)供電來(lái)保持其流程運(yùn)行。公用事業(yè)公司努力確保為其客戶(hù)提供盡可能高的供應(yīng)可用性。在配電中，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要遵守法規(guī)，以確保穩(wěn)定和可用的電力供應(yīng)。在所有情況下，冗余系統(tǒng)的手動(dòng)控制都很復(fù)雜，因此容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤且耗時(shí)。

為了更好地管理這些行業(yè)面臨的日益復(fù)雜的需求，專(zhuān)注于自動(dòng)化和通信的技術(shù)是創(chuàng)建自我修復(fù)電網(wǎng)的關(guān)鍵，該電網(wǎng)將保護(hù)資產(chǎn)密集型行業(yè)免受停電、確?？蛻?hù)滿(mǎn)意度并支持將可再生能源整合到電網(wǎng)以穩(wěn)定和安全的方式運(yùn)行。

這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)閷?duì)電網(wǎng)的需求增加將迫使電力運(yùn)營(yíng)商提供可靠、不間斷的電力供應(yīng)。展望未來(lái)，很明顯，電力系統(tǒng)行業(yè)需要將兩項(xiàng)關(guān)鍵資產(chǎn)嵌入到電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展中：靈活性和彈性。

靈活性和彈性

2018 年，美國(guó)的斷電次數(shù)達(dá)到每位客戶(hù) 5.8 小時(shí)的高位。隨著 2021 年的展開(kāi)，靈活性將意味著更快地應(yīng)對(duì)天氣中斷和供應(yīng)變化等意外情況。因此，雖然支持電網(wǎng)的一些基本措施需要手動(dòng)操作，但利用自動(dòng)傳輸系統(tǒng) (ATS) 和遠(yuǎn)程終端單元 (RTU) 等技術(shù)有助于支持自動(dòng)決策。

以匈牙利北部一家領(lǐng)先的電力公司為例。通過(guò)監(jiān)控桿頂架空線路開(kāi)關(guān)和次級(jí)變電站的自動(dòng)化配電網(wǎng)絡(luò)，他們能夠發(fā)現(xiàn)故障檢測(cè)和方向信息，并在發(fā)生中斷時(shí)加快反應(yīng)速度。

對(duì)我們的第二項(xiàng)資產(chǎn)——彈性的需求，最好源于在電暈危機(jī)期間觀察到的全球供應(yīng)鏈的脆弱性。當(dāng)然，能源系統(tǒng)也是建立在全球供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)上，但與其他行業(yè)不同的是，國(guó)家政策是用來(lái)降低當(dāng)?shù)貎?chǔ)備供應(yīng)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。各國(guó)將天然氣、石油或煤炭?jī)?chǔ)存數(shù)周甚至數(shù)月，過(guò)去將這些能源載體轉(zhuǎn)換為電力是在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行的。但隨著對(duì)地理集中的可再生能源的日益依賴(lài)，這一概念正在發(fā)生變化。未來(lái)的電力系統(tǒng)將更加互聯(lián)，它們將在更接近其極限的情況下運(yùn)行——因此更容易受到攻擊。由于無(wú)法存儲(chǔ)風(fēng)能、太陽(yáng)能輻射或大量電能，因此需要新的概念。

因此，復(fù)原力，即能夠度過(guò)危急情況而不是專(zhuān)注于避免它們的能力將變得更加重要。這尤其適用于系統(tǒng)因更多互連而變得更加復(fù)雜和潛在脆弱性的情況。因此，數(shù)字化系統(tǒng)將更加依賴(lài)通信基礎(chǔ)設(shè)施。在這種情況下，彈性意味著它們?nèi)匀豢梢蕴峁┗竟δ?，以防這些基礎(chǔ)設(shè)施不可用。

那么這一切怎么可能呢？

關(guān)鍵技術(shù)

自愈電網(wǎng)的第一步是基于 RTU 的自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng) (ATS)，該系統(tǒng)特別適用于避免中低壓供電的長(zhǎng)時(shí)間中斷，并用于小型工業(yè)、公用事業(yè)、數(shù)據(jù)中心、交通運(yùn)輸以及商業(yè)和公共建筑。

具體而言，基于 RTU 硬件的 ATS 功能專(zhuān)為應(yīng)急燈、危險(xiǎn)通風(fēng)、冷卻系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和警報(bào)處理和監(jiān)控中的延時(shí)傳輸而設(shè)計(jì)，以確保與電池系統(tǒng)或發(fā)電機(jī)相結(jié)合的持續(xù)供電。

Hitachi ABB Power Grids，配電網(wǎng)絡(luò)可用性——自動(dòng)傳輸系統(tǒng)

瑞士最大的機(jī)場(chǎng)之一曾親身體驗(yàn)過(guò)該系統(tǒng)。機(jī)場(chǎng)有多個(gè)應(yīng)急電源組。16kV 中壓 (MV) 網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)自治部分。每個(gè)扇區(qū)都有一個(gè)中壓配電站（所謂的終端站）以及幾個(gè)變電站。變電站包括到終端站的主連接，在變電站之間具有環(huán)形連接選項(xiàng)。這一概念提高了建筑物中的供電可靠性。使用 RTU，機(jī)場(chǎng) MV 電源的每個(gè)部分都得到了自主控制和監(jiān)控，從而確保了機(jī)場(chǎng)支持的數(shù)百萬(wàn)乘客、貨物和航班始終正常運(yùn)行。

以下是開(kāi)環(huán)配置的故障檢測(cè)隔離和恢復(fù) (FDIR) 示例：

日立 ABB 電網(wǎng)，自愈式配電網(wǎng)，RTU500 高效高效的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化，2020

網(wǎng)格正在向地理分布式智能過(guò)渡。在人力資源有限的情況下維護(hù)如此多的設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。RTU 為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供了一個(gè)安全的界面，以保持最新狀態(tài)并控制所有資產(chǎn)。

一條連接英國(guó)和歐洲大陸的主要高速鐵路線是所有技術(shù)協(xié)同工作時(shí)可能發(fā)生的事情的一個(gè)例子。為保證運(yùn)營(yíng)順暢，高鐵線路沿線設(shè)有多個(gè)變電站，以確保電力始終流向軌道。變電站通過(guò)一個(gè) SCADA 軟件系統(tǒng)連接起來(lái)，該系統(tǒng)收集和解釋來(lái)自沿線設(shè)備的數(shù)據(jù)。此外，每個(gè)變電站都配備了RTU，負(fù)責(zé)執(zhí)行SCADA系統(tǒng)發(fā)出的指令，確保電力安全可靠流動(dòng)。

電力格局正在迅速發(fā)展。無(wú)論挑戰(zhàn)是尋找互惠互利的方式來(lái)整合大宗可再生能源、本地分布式能源，還是微電網(wǎng)、數(shù)字變電站和其他智能電網(wǎng)技術(shù)，例如基于 RTU 的 ATS 系統(tǒng)，都可以為電力運(yùn)營(yíng)商提供蓬勃發(fā)展所需的優(yōu)勢(shì)。

審核編輯 黃昊宇