自動化：未來電網的第一個構建塊

電力行業正在經歷巨大的變革和再造，其主要驅動力是去碳化、數字化和去中心化。這些范式轉變伴隨著各自的挑戰和機遇。例如，遠離煤炭需要在保持低資本成本、實現可靠的替代供應以及環境目標和合規性之間取得平衡。可再生能源的運營挑戰也是一個重要的考慮因素，實現可再生能源的持續供應和并網將需要超越傳統做法的解決方案。

自動化為創建未來就緒的電網提供了重要的解決方案。智能電網技術創造了一個更高效、更可靠的系統。事實上，2017 年價值超過 300 億美元的智能電網市場將以超過 11% 的復合年增長率增長，到 2024 年達到 700 億美元（Aditya Gupta，2017）。

當前情景

不斷增長的需求、電力運輸、高峰時間的波動、可再生能源的整合、消費者層面的智能電表以及操作和生成信息的相互關聯性正在推動電網的根本轉型。

遵守環境和法規要求，以及對可靠電源的需求，正在推動二次電網自動化。這一級別的自動化將確保更好的控制、更好的數據管理和有效的智能電網實施，這不僅有利于配電系統運營商（DSO），也有利于最終消費者。

二次電網中的自動化

雖然資產數據的數字化越來越成為常態，但更智能、更有彈性的電網的更大和關鍵方面在于可再生能源的整合，因此投資于二次電網的自動化非常重要。

由于來自風力渦輪機和太陽能發電場等各種分布式能源（DER）的電力，DSO 面臨反向饋電或反向功率流。因此，導致需要維護和保護電路。

具有先進控制和通信技術的數字傳感器和開關等智能自動化設備可改善故障定位、隔離和服務恢復。它們還可以提高極端天氣情況下的恢復能力。自動化顯著改善了設備監控和服務恢復。它還有助于預防性維護，從而確保降低運營成本、有效利用服務人員并減少環境排放。所有這些都有助于為運營商創造運營和維護效率。

來自歐盟國家的數據表明，配電網絡的故障主要是由倒樹或架空線等自然因素造成的。此外，在電網的中壓部分，幾乎 70% 的時間都會出現隔離器絕緣不良的情況。配電自動化降低了此類事件的發生頻率、停電時間和成本，這對可靠性指標有直接影響。

網絡自動化技術為電網運營商提供了準確診斷、檢測和定位故障的高級功能。基于饋線的故障檢測、隔離和恢復（FDIR）或服務恢復（FLISR）技術可以通過隔離出現故障的饋線并切換到相鄰饋線，從而在幾分鐘內自動恢復電力，減少受影響客戶的數量和中斷時間。在全自動切換和驗證的情況下，可靠性比基于操作員的遠程切換有更大的改進，它提高了系統平均中斷指數（SAIDI）和客戶中斷持續時間指數（CAIDI）等指標。降低停電率在最大限度地減少處罰和提高最終客戶滿意度方面發揮著重要作用。

網絡自動化提高了電網的可靠性，從而降低了經濟成本和停電給客戶帶來的不便。在美國，電力供應中斷每年給經濟造成近 440 億美元的損失（Kristina Hamachi，2018 年）。

這些技術還可以提高運營和維護效率，從而為公用事業公司節省開支。使用自動電壓調節和功率因數校正可幫助公用事業公司監控和減少峰值需求，更有效地利用現有資產并更有效地分配投資。

瑞士的二次電網自動化

二次配電網絡自動化是構建智能電網的關鍵因素和先決條件。在最近的一個項目中，我們與瑞士最大的能源公司之一合作，將自動化控制擴展到農村地區低壓網絡的二次配電網。

隨著新的 134kW 太陽能發電廠的安裝，允許最大 +/-10% 的波動以確保電能質量，從而違反了低壓網絡內的電壓限制。通過引入 RTU450，我們的配電自動化智能解決方案與監控功能相結合，我們能夠更好地控制線路電壓。

這使我們的客戶能夠通過其網絡上的分布式能源提高電能質量，并避免因新變壓器和使用更高額定電纜重新布線低壓網絡而產生的更大財務支出。

該安裝還為公用事業運營商提供了一個安全的 VPN，并通過遠程監控和控制線路電壓調節器的電壓、負載狀態和溫度，幫助公司提高運營效率和成本。

結論

將自動化部署到二級電網提供了許多好處，包括：

高效能源：優化能源使用可以減少損失并在高峰時段更好地管理需求。

電力質量：停電次數和持續時間的減少導致可靠性指標和客戶滿意度的提高。

成本收益：穩定的成本為消費者提供了定價選擇，當然，由于運營效率而節省了資金。