能源部門(mén)目前正面臨著根本性的變化，這是由于向可再生能源發(fā)展，即越來(lái)越多的以太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電為基礎(chǔ)的發(fā)電廠(chǎng)。這些變化導(dǎo)致了雙向的電力流動(dòng)，并增加了電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。新的傳感器和執(zhí)行器正在電力系統(tǒng)中部署，以有效地監(jiān)測(cè)和控制電網(wǎng)的不穩(wěn)定狀況。

新興的配電網(wǎng)也被稱(chēng)為智能電網(wǎng)。智能化增強(qiáng)了對(duì)電網(wǎng)作為一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)作為一個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)的洞察力。增強(qiáng)的洞察力提高了可控性和可預(yù)測(cè)性，這兩個(gè)方面都推動(dòng)了運(yùn)營(yíng)和經(jīng)濟(jì)績(jī)效的改善，這兩個(gè)方面都是可再生能源可持續(xù)和可擴(kuò)展地整合到電網(wǎng)以及向新電網(wǎng)架構(gòu)過(guò)渡的先決條件。智能電網(wǎng)的好處廣泛，但通常包括以下方面的改進(jìn)：

· 電力可靠性和質(zhì)量；

· 電網(wǎng)彈性；

· 電力使用優(yōu)化；

· 運(yùn)營(yíng)洞察力；

· 可再生能源整合；

· 能源使用洞察；

· 安全和安保。

一次調(diào)頻是公用事業(yè)領(lǐng)域中最具挑戰(zhàn)性和要求最高的控制應(yīng)用之一。一次頻率控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制注入和保留的能量供應(yīng)，以確保頻率與標(biāo)稱(chēng)值的偏差不超過(guò)0.02%（例如，在歐洲為50HZ）。頻率控制的基礎(chǔ)是在所有能源生產(chǎn)或存儲(chǔ)單元與電網(wǎng)連接的點(diǎn)上，有傳感器測(cè)量網(wǎng)絡(luò)所有部分的特性。在這些點(diǎn)上，電子功率轉(zhuǎn)換器（也稱(chēng)為逆變器）配備有通信單元，將測(cè)量值發(fā)送到電網(wǎng)中的其他點(diǎn)，如頻率控制單元，或接收控制命令，以便向本地網(wǎng)絡(luò)注入更多或更少的能量。

隨著本地發(fā)電機(jī)組（即太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組或風(fēng)力渦輪機(jī)）的廣泛部署，成千上萬(wàn)的此類(lèi)機(jī)組及其逆變器可能必須連接到一個(gè)大的配電網(wǎng)中。

一次調(diào)頻采用以下三種方式之一：

1） 集中控制：所有數(shù)據(jù)分析和糾正措施由中央頻率控制單元確定。

2） 分散控制：自動(dòng)常規(guī)頻率控制由單個(gè)本地逆變器根據(jù)本地頻率值執(zhí)行。統(tǒng)計(jì)和其他信息被傳送到中央頻率控制單元。

3） 分布式控制：由單個(gè)本地逆變器根據(jù)本地和相鄰頻率值執(zhí)行自動(dòng)常規(guī)頻率控制。統(tǒng)計(jì)和其他信息被傳送到中央頻率控制單元。

下面是電壓控制的架構(gòu)

用于隔離和服務(wù)恢復(fù)的分布式自動(dòng)交換

配電網(wǎng)故障是一種壓力很大的情況。有自動(dòng)切換和自動(dòng)恢復(fù)服務(wù)的解決方案。此外，這些解決方案非常適合處理影響關(guān)鍵用電設(shè)備（如工業(yè)廠(chǎng)房或數(shù)據(jù)中心）的停電。對(duì)于關(guān)鍵用電設(shè)備，供電中斷必須在不到一秒鐘內(nèi)修復(fù)。自動(dòng)化解決方案能夠在幾百毫秒內(nèi)恢復(fù)供電。

圖1：描述配電環(huán)和故障（閃光）

FLISR（Fault Location， Isolation & Service Restoration 故障定位、隔離和服務(wù)恢復(fù)）解決方案由開(kāi)關(guān)控制器設(shè)備組成，這些設(shè)備專(zhuān)為饋線(xiàn)自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)計(jì)，支持架空線(xiàn)路配電網(wǎng)的自愈。它們作為架空線(xiàn)路配電網(wǎng)中重合閘和隔離開(kāi)關(guān)的控制單元。

該系統(tǒng)是為使用全分布式、獨(dú)立的自動(dòng)化設(shè)備而設(shè)計(jì)的。該邏輯駐留在每個(gè)單獨(dú)的饋線(xiàn)自動(dòng)化控制器中，該控制器位于饋線(xiàn)層的極點(diǎn)處。每個(gè)饋線(xiàn)部分都有一個(gè)控制器裝置。利用控制器設(shè)備之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，系統(tǒng)無(wú)需區(qū)域控制器或控制中心就可以自主運(yùn)行。但是，執(zhí)行的所有自愈步驟將立即報(bào)告給控制中心，以保持電網(wǎng)狀態(tài)最新?？刂破魍ǔＴ?00毫秒內(nèi)通過(guò)隔離故障來(lái)實(shí)現(xiàn)配電線(xiàn)路的自愈。

通過(guò)iec61850 GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event 通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录┫⒌膶?duì)等通信盡可能快地提供數(shù)據(jù)。它們被每個(gè)控制器周期性地（在穩(wěn)定狀態(tài)下，在故障情況下間隔時(shí)間改變）發(fā)送到同一饋線(xiàn)的多個(gè)或所有其他控制器，并且不被確認(rèn)。

穩(wěn)態(tài)時(shí)每個(gè)控制器的數(shù)據(jù)傳輸速率很低，但是數(shù)據(jù)傳輸速率很高的GOOSE突發(fā)事件確實(shí)會(huì)發(fā)生，特別是在故障情況下。在故障定位、隔離和服務(wù)恢復(fù)過(guò)程中，GOOSE消息幾乎在同一時(shí)間點(diǎn)由饋線(xiàn)的多個(gè)或所有控制器單元以較低的端到端時(shí)延發(fā)送。

智能電網(wǎng)毫秒級(jí)精密負(fù)荷控制

精確負(fù)荷控制是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)用。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的高壓直流輸電故障時(shí)，采用毫秒級(jí)精密負(fù)荷控制，快速切除可中斷的不太重要的負(fù)荷，如電動(dòng)汽車(chē)充電樁和工廠(chǎng)的非連續(xù)生產(chǎn)電源。

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