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配电自动化时代:智能系统**吗?

是的,您可能认为当今世界是智能手机/平板电脑的天下。但我们周围的“智能”装置比您想象的更多。比如说带有智能电表的智能电网。供电公司每天都会在某个区域的住宅安装崭新的智能电表,并鼓励我们掌控我们的能源未来。我们能够通过网络监测和报告耗电量,并且签署有利于节省电费的合约,比如分时计价。但管理全部这些装置、分布式“智能”数据却是业内面临的*新挑战之一。智能手机和平板电脑背后需要大量的计算能力,即所谓的“云”。同样智能电表和智能电网背后也需要有效的基础设施来访问收集的数据,以及优化能源供给。随着计算机技术持续重大发展,为能源配送自动化起着作用。

配电自动化时代的来临

配电自动化现在并不是一个新事物,自上世纪60年代以来,将计算技术应用于电网的愿景曾吸引了电力行业的大量眼球。然而,直到*近,这样做的现实利益还受到质疑。发达国家的电网非常可靠,有人就问为什么要冒着系统可靠性的风险添加附加控制系统?“智能”系统?现实利益是什么?诚然,光是理论上的好处是很难判断投入是值得的。

然而,在2013年,供电公司面临的世界则完全不同。配电自动化时代:智能系统**吗?老化的电网及其效率(或无效率)和环境因素现在全部促使供电公司增强控制和性能,干式试验变压器迈向配电自动化。在美国,变压器的平均使用时间已经达到40年,与变压器的建议工作年限相当;电力基础设施需要更新换代。2012年7月发生在印度的大面积停电影响到6.8亿居民,而当时印度已经不能满足日常高峰期的用电需求,并希望在接下来5年内将供电容量提高45%。

全球范围许多国家的可再生能源配额制(RPS)体现了高效率和分布式发电的国际驱动力。现在,美国50个州中的30个州1要求可再生能源占据电力的一定百分比,例如风力和太阳能。加利福尼亚州要求到2020年要有33%的电力来自于可再生能源2。欧盟2020年目标3则要求到2020年有20%的电力来自于可再生能源,同时能源效率提高20%,据推测将降低总体能耗。中国2005年通过的可再生能源法也规定了类似的条款,并在中长期发展规划中增加了相关条例。4

现在,配电自动化被认为是“电网智能控制功能向配电方向的延伸和超越...可通过智能电网实现。”配电自动化的优势被广泛接受,配电自动化时代:智能系统**吗?但并没有使成功实现或可靠性变得简单,这些是大范围广泛应用的严重挑战。

实现配电自动化面临的挑战

过去的电力公司现在分成了发电和配电公司,双方都纷纷在配电网上安装智能电表,以及更改基础设施。管理分布如此广泛的设施面临的主要挑战是什么?MaximIntegrated认为有三个关键领域需要注意,并且这些领域也是电网供应商的机遇:资产保护、电网**和资产管理。我们对这些领域分别进行简要讨论。

资产保护

资产保护意味着供电公司必须投入高性能元件,可靠监测电网以及保护其高成本资产。通过保护所有资产,供电公司的总体投资将提供长时间有效服务。

配电自动化设备的投资数额巨大,一个变电站的自动化升级成本为1000万至2000万美元。6所以,如果没有长远的项目目标及深入论证,现代化的供电公司不会开始大型升级项目,而项目的成本往往会引起费率调整,以覆盖项目成本。这正是高质量半导体传感器以及优化器件如此重要的原因。这些器件将确保电网正常运行,从而为供电公司的投资提供*有效的保护。

所有并网装置的核心是模拟信号链。配电网中的每个装置都需要进行电测量。*简单的并网装置仅测量电流,而*复杂的继电器则执行全部四象限测量,获得多次谐波。该信号链(图1)7通常包括电压或电流变压器、运算放大器、电压基准,以及用于实际电测量的模数转换器。隔离及直流/直流转换器提供必要的保护及系统工作电源。