隨著業界努力適應能源轉型, 我們生產和消耗電力的方式即將發生根本性的變化。提供這種電力的電網也必須改變,變得更加智能,以適應新的發電來源并保持可靠性。
風能和太陽能等可再生能源在供應方面帶來了可變性,因為太陽并不總是發光,風也并不總是穩定地吹。電動汽車的興起、更大的數據中心和一切事物的普遍電氣化也增加了對電網的需求。與此同時,頻繁發生的惡劣天氣事件也增加了大范圍停電的可能性。
在這些變化中,電網必須能夠持續可靠地提供電力。當人們按下開關時,他們希望燈點亮。否則,消費者和監管機構會注意到這種情況。電網必須變得更加靈活和富有彈性,以應對這些變化。簡而言之,電網必須變得更加智能,也就是說,電網必須能夠訪問所需信息,以便安全地掌控所有客戶的用電情況并供電,同時盡可能縮短停機時間。
在電力行業,可靠性是通過系統平均中斷持續時間指數 (SAIDI) 來衡量的, 該指數提供了一個地區的普通客戶在一年中遭遇停電的平均分鐘數。
如果能夠收集有關電網中電流的更多信息,則可以幫助定位出現故障的電線,并減少出現問題時恢復供電所需的時間,從而縮短停機時間并提高可靠性。
傳感器能夠提供有關沿線路特定點流經電路的電壓和電流水平的關鍵信息。這些信息可以通過多種方式幫助構建更具彈性的電網。
改進維護
一些傳感器可以檢測電流的間歇性波動,這些波動不會使電路跳閘,但確實表明將來可能會發生停電情況。通過收集有關這些電流峰值累積的數據,電力供應商可以設置警報閾值,并在故障設備導致停電之前對其進行維修或更換。
在于近期完成了對德國智能電網翹楚 Kries 的收購之后,TE Connectivity 還開發了一種可以檢測局部放電的設備,局部放電是間歇性故障的前兆。當與遠程信號傳輸功能相結合時,這些設備可為電力供應商提供更多信息,以幫助從一開始就防止故障。除了提高可靠性外,減少接地故障的數量還可以減少這些故障在干燥氣候下引發野火的幾率。
更快地定位故障
從歷史上看,檢測配電系統中的故障需要手動檢查環形主機組 (RMU) 中或位于變電站及房屋和企業外部變壓器之間的墊裝開關裝置外殼中的故障電路通知。在電源線上放置稱為故障電路指示器 (FCI) 的傳感器有助于更精確地定位問題,從而有機會隔離故障并將電力重新分配到可以安全接收電力的電路部分。縮短定位故障所需的時間還意味著員工可以更快地到達現場,根據需要重新分配電力并開始解決問題。
實現遠程重新分配
將遠程開關模塊添加到 RMU 中可以進一步加快速度。由于能夠從遠程位置控制電路開關,電力公司可以在不派遣人員的情況下,繞過故障重新配電。能夠自動執行這種遠程切換的計算機系統可以進一步縮短響應時間,因為系統可以在檢測到故障后立即智能地重新分配電力。
這種類型的自動重新分配也可用于為關鍵基礎設施(例如醫院或隧道通風系統)供電。在這些情況下,電路可以連接到備用電源。當系統檢測到故障時,它可以自動斷開出故障的饋線并連接正常的饋線,在幾秒鐘內即可恢復供電,基本上相當于一個可大規模發電的全屋發電機。
自動重新分配是在由越來越多樣化的電源組合提供的智能電網中平衡電力負載的先決條件。 為了整合來自可再生能源的間歇性負載,電力供應商需要能夠處理實時情報以平衡供需。這種智能技術對于將更廣泛分布的電力來源納入電網也是必要的。目前供電的集中式發電廠可以根據其服務區域的需求調整其輸出。當供需在更廣泛的來源中波動時,為了保持穩定的電力供應,供應商必須對整個發電和配電系統有更清晰的了解。
隨著電力供需不斷變化,這些傳感器收集的數據還可以為規劃電網的基本變化提供信息。更重要的是,更有價值的數據可以支持長期任務,例如規劃電網擴容或維護。如果無法確切了解本地配電網絡的需求,那么就幾乎不可能高效地升級硬件。更好地了解電網需求增長的位置,將使供應商能夠更輕松確定他們是否可以在當前基礎設施上更有效地分配電力,或者他們是否需要擴展該基礎設施以繼續有效地為客戶服務。
未來,這種智能和自動切換功能的組合可以幫助在日益電氣化的世界中將備用電源模式與現有結合。在智能電網中引入大規模模塊化發電裝置可以幫助地區在自然災害后恢復運行。電網還可以智能地將多余的電力分配到電池儲能裝置,以便在需求增加時補充供應。它還為創造性的解決方案鋪平了道路,例如使用電動汽車電池或家用不間斷電源在閑置時充當分布式電池,從而在可再生能源產量減少時,通過提供額外的靈活性來填補缺口。
這樣的未來可能并不像看起來那么遙遠。在許多情況下,今天可以使用升級的設備和傳感器對現有設備進行改造,從而以更低的成本更快地將更多智能技術集成到電網中。這些升級可以通過加快故障定位和提高可靠性來提供立竿見影的價值,同時為更具彈性的能源未來奠定基礎。