现代配电网背后的技术

行业需要持续供电来保持其流程运行。公用事业公司努力确保为其客户提供尽可能高的供应可用性。在配电中，网络运营商需要遵守法规，以确保稳定和可用的电力供应。在所有情况下，冗余系统的手动控制都很复杂，因此容易出现人为错误且耗时。

为了更好地管理这些行业面临的日益复杂的需求，专注于自动化和通信的技术是创建自我修复电网的关键，该电网将保护资产密集型行业免受停电、确保客户满意度并支持将可再生能源整合到电网以稳定和安全的方式运行。

这一点尤其重要，因为对电网的需求增加将迫使电力运营商提供可靠、不间断的电力供应。展望未来，很明显，电力系统行业需要将两项关键资产嵌入到电网的未来发展中：灵活性和弹性。

灵活性和弹性

2018 年，美国的断电次数达到每位客户 5.8 小时的高位。随着 2021 年的展开，灵活性将意味着更快地应对天气中断和供应变化等意外情况。因此，虽然支持电网的一些基本措施需要手动操作，但利用自动传输系统 (ATS) 和远程终端单元 (RTU) 等技术有助于支持自动决策。

以匈牙利北部一家领先的电力公司为例。通过监控杆顶架空线路开关和次级变电站的自动化配电网络，他们能够发现故障检测和方向信息，并在发生中断时加快反应速度。

对我们的第二项资产——弹性的需求，最好源于在电晕危机期间观察到的全球供应链的脆弱性。当然，能源系统也是建立在全球供应链的基础上，但与其他行业不同的是，国家政策是用来降低当地储备供应中断的风险。各国将天然气、石油或煤炭储存数周甚至数月，过去将这些能源载体转换为电力是在当地进行的。但随着对地理集中的可再生能源的日益依赖，这一概念正在发生变化。未来的电力系统将更加互联，它们将在更接近其极限的情况下运行——因此更容易受到攻击。由于无法存储风能、太阳能辐射或大量电能，因此需要新的概念。

因此，复原力，即能够度过危急情况而不是专注于避免它们的能力将变得更加重要。这尤其适用于系统因更多互连而变得更加复杂和潜在脆弱性的情况。因此，数字化系统将更加依赖通信基础设施。在这种情况下，弹性意味着它们仍然可以提供基本功能，以防这些基础设施不可用。

那么这一切怎么可能呢？

关键技术

自愈电网的第一步是基于 RTU 的自动转换系统 (ATS)，该系统特别适用于避免中低压供电的长时间中断，并用于小型工业、公用事业、数据中心、交通运输以及商业和公共建筑。

具体而言，基于 RTU 硬件的 ATS 功能专为应急灯、危险通风、冷却系统、通信系统和警报处理和监控中的延时传输而设计，以确保与电池系统或发电机相结合的持续供电。

Hitachi ABB Power Grids，配电网络可用性——自动传输系统

瑞士最大的机场之一曾亲身体验过该系统。机场有多个应急电源组。16kV 中压 (MV) 网络分为多个自治部分。每个扇区都有一个中压配电站（所谓的终端站）以及几个变电站。变电站包括到终端站的主连接，在变电站之间具有环形连接选项。这一概念提高了建筑物中的供电可靠性。使用 RTU，机场 MV 电源的每个部分都得到了自主控制和监控，从而确保了机场支持的数百万乘客、货物和航班始终正常运行。

以下是开环配置的故障检测隔离和恢复 (FDIR) 示例：

日立 ABB 电网，自愈式配电网，RTU500 高效高效的现场自动化，2020

网格正在向地理分布式智能过渡。在人力资源有限的情况下维护如此多的设备对网络运营商来说是一个巨大的挑战。RTU 为网络运营商提供了一个安全的界面，以保持最新状态并控制所有资产。

一条连接英国和欧洲大陆的主要高速铁路线是所有技术协同工作时可能发生的事情的一个例子。为保证运营顺畅，高铁线路沿线设有多个变电站，以确保电力始终流向轨道。变电站通过一个 SCADA 软件系统连接起来，该系统收集和解释来自沿线设备的数据。此外，每个变电站都配备了RTU，负责执行SCADA系统发出的指令，确保电力安全可靠流动。

电力格局正在迅速发展。无论挑战是寻找互惠互利的方式来整合大宗可再生能源、本地分布式能源，还是微电网、数字变电站和其他智能电网技术，例如基于 RTU 的 ATS 系统，都可以为电力运营商提供蓬勃发展所需的优势。

审核编辑 黄昊宇