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EEPW首頁(yè) > 嵌入式系統 > 設計應用 > 對智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的測量與控制

對智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的測量與控制

作者： 時(shí)間：2016-12-19 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
說(shuō)到智能電網(wǎng)這個(gè)詞，很多人會(huì )首先想到最近在他們家外面出現的新型電表。但是，問(wèn)一下電力工程師，他會(huì )介紹自從交流電替代直流電之后，在電力分配方面最深刻的變化。

智能電網(wǎng)把國際電網(wǎng)從地區監控和本地機電控制帶入了實(shí)時(shí)、軟件定義網(wǎng)絡(luò )構成的未知新世界。在本文中，我們將簡(jiǎn)要了解這一巨大的變化：連接電網(wǎng)智能單元的測量和控制網(wǎng)絡(luò )。

電網(wǎng)的發(fā)展

世界上的電網(wǎng)并不是設計出來(lái)的，而是逐步發(fā)展起來(lái)的。大部分地區電網(wǎng)一開(kāi)始時(shí)是發(fā)電站和負載之間的點(diǎn)對點(diǎn)連接。負載可能是特殊的大用戶(hù)，例如，工廠(chǎng)或者有軌電車(chē)電力線(xiàn)，也可能是向居民分配電力的變電站。電廠(chǎng)選址以及用戶(hù)位置決定了網(wǎng)絡(luò )的拓撲。

開(kāi)始時(shí)，這些連接是分層的：傳送的電能越多，距離越長(cháng)，電壓就越高。不同連接段之間的接口需要開(kāi)關(guān)、斷路器和變壓器。隨著(zhù)時(shí)間的發(fā)展，這些連接發(fā)展到星形拓撲，變電站位于每一星形的中心，然后在更高層上增加冗余鏈路。

控制網(wǎng)絡(luò )隨著(zhù)電力傳輸網(wǎng)絡(luò )同步發(fā)展。最初時(shí)，它使用機械開(kāi)關(guān)；機電儀表用于電壓、電流、相位和伏安反應(VAR)測量；由人員進(jìn)行控制。由于人員不總是能夠快速反應以防止對網(wǎng)絡(luò )造成損壞，因此，電網(wǎng)在關(guān)鍵點(diǎn)使用了自動(dòng)電路斷路器。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )增加了遙測儀、遠程激活開(kāi)關(guān)、中央控制室，以及繼電器等本地智能設備——電路斷路器會(huì )自動(dòng)及時(shí)的關(guān)閉并恢復電路。

在下一發(fā)展階段中，這一智能本地設備、遙測儀以及遠程控制拼湊而成的網(wǎng)絡(luò )逐步發(fā)展為初期的智能電網(wǎng)(圖1)。在一些較偏遠的地方，變電站發(fā)出嗡嗡聲，還有臭氧的味道，這些地方最先應用了智能電網(wǎng)。


圖1.智能電網(wǎng)增強了對電站、分配網(wǎng)絡(luò )和電力消費者的測量和控制。

在某種程度上，變電站就像由柵欄圍起來(lái)的微型電網(wǎng)。電網(wǎng)的所有組成都在這里——除了發(fā)電機和用戶(hù)之外，包括導體、開(kāi)關(guān)、斷路器、穩壓器和功率因數控制，有大量的傳感器。直到最近，這些器件的所有連線(xiàn)都是點(diǎn)對點(diǎn)的連接至樞紐。樞紐會(huì )連接至控制大樓，把所有的信息都編碼到專(zhuān)用微波鏈路或者T1線(xiàn)路上。業(yè)界為這種自動(dòng)化找到了很好的首字母縮寫(xiě)：監視控制和數據采集(supervisory control and data acquisition (SCADA))。把所有的設備都置于一個(gè)地方，因此，變電站很容易將所有設備納入到一個(gè)測量和控制網(wǎng)絡(luò )中( 圖2 )。


圖2.變電站發(fā)展到使用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行設備互聯(lián)。

原理上，設計人員可以通過(guò)一個(gè)工業(yè)級以太網(wǎng)把變電站中的所有傳感器、致動(dòng)器和智能設備連接起來(lái)。然后，本地或者遠程服務(wù)器會(huì )不斷評估變電站的狀態(tài)，相應的調整控制。但是，當您需要快速做出某些響應，要求設備供應商之間避免出現兼容性問(wèn)題時(shí)，在原理上就非常復雜。為解決這些問(wèn)題，業(yè)界開(kāi)發(fā)了IEC 61850：電力公司網(wǎng)絡(luò )標準。
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