自动化：未来电网的第一个构建块

电力行业正在经历巨大的变革和再造，其主要驱动力是去碳化、数字化和去中心化。这些范式转变伴随着各自的挑战和机遇。例如，远离煤炭需要在保持低资本成本、实现可靠的替代供应以及环境目标和合规性之间取得平衡。可再生能源的运营挑战也是一个重要的考虑因素，实现可再生能源的持续供应和并网将需要超越传统做法的解决方案。

自动化为创建未来就绪的电网提供了重要的解决方案。智能电网技术创造了一个更高效、更可靠的系统。事实上，2017 年价值超过 300 亿美元的智能电网市场将以超过 11% 的复合年增长率增长，到 2024 年达到 700 亿美元（Aditya Gupta，2017）。

当前情景

不断增长的需求、电力运输、高峰时间的波动、可再生能源的整合、消费者层面的智能电表以及操作和生成信息的相互关联性正在推动电网的根本转型。

遵守环境和法规要求，以及对可靠电源的需求，正在推动二次电网自动化。这一级别的自动化将确保更好的控制、更好的数据管理和有效的智能电网实施，这不仅有利于配电系统运营商（DSO），也有利于最终消费者。

二次电网中的自动化

虽然资产数据的数字化越来越成为常态，但更智能、更有弹性的电网的更大和关键方面在于可再生能源的整合，因此投资于二次电网的自动化非常重要。

由于来自风力涡轮机和太阳能发电场等各种分布式能源（DER）的电力，DSO 面临反向馈电或反向功率流。因此，导致需要维护和保护电路。

具有先进控制和通信技术的数字传感器和开关等智能自动化设备可改善故障定位、隔离和服务恢复。它们还可以提高极端天气情况下的恢复能力。自动化显着改善了设备监控和服务恢复。它还有助于预防性维护，从而确保降低运营成本、有效利用服务人员并减少环境排放。所有这些都有助于为运营商创造运营和维护效率。

来自欧盟国家的数据表明，配电网络的故障主要是由倒树或架空线等自然因素造成的。此外，在电网的中压部分，几乎 70% 的时间都会出现隔离器绝缘不良的情况。配电自动化降低了此类事件的发生频率、停电时间和成本，这对可靠性指标有直接影响。

网络自动化技术为电网运营商提供了准确诊断、检测和定位故障的高级功能。基于馈线的故障检测、隔离和恢复（FDIR）或服务恢复（FLISR）技术可以通过隔离出现故障的馈线并切换到相邻馈线，从而在几分钟内自动恢复电力，减少受影响客户的数量和中断时间。在全自动切换和验证的情况下，可靠性比基于操作员的远程切换有更大的改进，它提高了系统平均中断指数（SAIDI）和客户中断持续时间指数（CAIDI）等指标。降低停电率在最大限度地减少处罚和提高最终客户满意度方面发挥着重要作用。

网络自动化提高了电网的可靠性，从而降低了经济成本和停电给客户带来的不便。在美国，电力供应中断每年给经济造成近 440 亿美元的损失（Kristina Hamachi，2018 年）。

这些技术还可以提高运营和维护效率，从而为公用事业公司节省开支。使用自动电压调节和功率因数校正可帮助公用事业公司监控和减少峰值需求，更有效地利用现有资产并更有效地分配投资。

瑞士的二次电网自动化

二次配电网络自动化是构建智能电网的关键因素和先决条件。在最近的一个项目中，我们与瑞士最大的能源公司之一合作，将自动化控制扩展到农村地区低压网络的二次配电网。

随着新的 134kW 太阳能发电厂的安装，允许最大 +/-10% 的波动以确保电能质量，从而违反了低压网络内的电压限制。通过引入 RTU450，我们的配电自动化智能解决方案与监控功能相结合，我们能够更好地控制线路电压。

这使我们的客户能够通过其网络上的分布式能源提高电能质量，并避免因新变压器和使用更高额定电缆重新布线低压网络而产生的更大财务支出。

该安装还为公用事业运营商提供了一个安全的 VPN，并通过远程监控和控制线路电压调节器的电压、负载状态和温度，帮助公司提高运营效率和成本。

结论

将自动化部署到二级电网提供了许多好处，包括：

高效能源：优化能源使用可以减少损失并在高峰时段更好地管理需求。

电力质量：停电次数和持续时间的减少导致可靠性指标和客户满意度的提高。

成本收益：稳定的成本为消费者提供了定价选择，当然，由于运营效率而节省了资金。