電力設(shè)施分散控制對電網(wǎng)影響探析

LocalGridTechnologies為多倫多電力公司（TorontoHydro-ElectricSystem）部署了NICompactRIO控制器網(wǎng)絡(luò)，建成一個(gè)分散的控制系統(tǒng)，以幫助該公司更好地滿足城市快速增長帶來的基礎(chǔ)設(shè)施需求。

許多關(guān)于智能電網(wǎng)的討論表明，自從集中單向系統(tǒng)首次被提出一百多年內(nèi)，配電系統(tǒng)的改變微乎其微。盡管“智能”電網(wǎng)的概念令人難以捉摸，事實(shí)上目前仍有一些可行的解決方案正在幫助電力設(shè)施提高效率。

目前，多倫多電力公司和LocalGridTechnologies共同合作，已經(jīng)開始對北美最大城市之一的電網(wǎng)進(jìn)行全面檢修。本周，他們在奧斯丁NIWeek上展示了一些分布式控制和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用案例。

TorontoHydro是加拿大最大的市政電力分配公司，為全市280萬人服務(wù)。它分配了安大略省大約19%的耗電量。

這家擁有百年歷史的電力公司當(dāng)然也會面臨各種挑戰(zhàn)，其中最大的挑戰(zhàn)是基礎(chǔ)設(shè)施的老化。據(jù)TorontoHydro電力工程師SushmaNarisetty-Gupta透露，該公司大約28%的資產(chǎn)已經(jīng)超過了生命周期，同時(shí)還有20%的資產(chǎn)將于2024年達(dá)到壽命終點(diǎn)。

除了基礎(chǔ)設(shè)施老化，對配電系統(tǒng)的需求也在不斷膨脹。多倫多雖然是北美第四大城市，但實(shí)際上它卻擁有最多的新建高層建筑。

因此，TorontoHydro與LocalGridTechnologies已經(jīng)展開了合作，旨在將其電網(wǎng)推向21世紀(jì)。TorontoHydro電網(wǎng)現(xiàn)代化路線圖是個(gè)正在進(jìn)行中的資金計(jì)劃，將會以分散控制為核心廣泛采用新技術(shù)，以達(dá)到更新和加強(qiáng)其老化基礎(chǔ)設(shè)施的目標(biāo)。

十年前，幾乎沒有電力公司更新他們的技術(shù)。但是現(xiàn)在越來越多的挑戰(zhàn)迫使他們不得不重新考慮技術(shù)過時(shí)的問題，例如引進(jìn)可再生能源、提高服務(wù)水平以及降低運(yùn)營成本等。據(jù)預(yù)測，該行業(yè)將在未來十年間為這一革命性的巨變花費(fèi)7萬億美元。

技術(shù)解決方案就在于“微型智能電網(wǎng)”。電力公司必須為遠(yuǎn)程站點(diǎn)和無線連接提供安全和私密的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)具備用低帶寬或限制帶寬網(wǎng)絡(luò)傳輸大量數(shù)據(jù)的能力，以及實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議和不同供應(yīng)商設(shè)備之間的交互操作。

LocalGrid的控制解決方案基于美國國家儀器公司（NI）的CompactRIO平臺，能夠完全滿足對系統(tǒng)的關(guān)鍵需求。

解決方案需要模塊化并具備可擴(kuò)展性，以滿足各種各樣的需求，因?yàn)槊總�(gè)子系統(tǒng)和城市的每個(gè)區(qū)域都將會面臨各種不同的問題。

現(xiàn)成的商用技術(shù)可以使工程師更快地獲取解決方案并按照需求對其修改。

這些技術(shù)必須支持通信、PQM、數(shù)據(jù)分析、控制回路和信號。

它們還必須支持安全需求。目前，能夠在Linux系統(tǒng)上運(yùn)行決定一切。

LocalGrid的技術(shù)解決方案成功地采用了大數(shù)據(jù)。隨著LocalGrid部署大量的CompactRIO，他們意識了到設(shè)備智能的重要性。如果每個(gè)設(shè)備都部署智能程序，就不需要將所有數(shù)據(jù)返回中央系統(tǒng)。

LocalGrid為TorontoHydro研發(fā)的解決方案在變電所、供料器和變壓器中都部署了控制器，能夠?qū)崟r(shí)提供電力資產(chǎn)的詳細(xì)分析。同時(shí)，該方案還采用多功能設(shè)備替代了每次只能完成一個(gè)任務(wù)的設(shè)備，大大降低了部署和維護(hù)成本。從頭開始構(gòu)建的嵌入軟件形成一個(gè)分布式能源管理網(wǎng)絡(luò)，能夠跨平臺兼容，包括第三方系統(tǒng)的無縫集成、IEC-61850設(shè)備模型、用戶和設(shè)備安全、支持任何數(shù)據(jù)類型可定制實(shí)時(shí)計(jì)算的數(shù)據(jù)模型，以及用于快速方便定制代碼部署的即插即用構(gòu)架。

LocalGrid長期致力于解決智能電網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)安全問題。在LocalGrid解決方案中，操作系統(tǒng)采用的用戶鑒權(quán)能夠從源頭確保設(shè)備安全，設(shè)備認(rèn)證能夠確保設(shè)備連接安全，應(yīng)用認(rèn)證和數(shù)據(jù)進(jìn)入許可能夠限制個(gè)人應(yīng)用于進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，以及數(shù)據(jù)庫和配置文件的加密機(jī)制也可以確保物理進(jìn)入安全。LocalGrid還可以將過時(shí)的邊緣設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換成安全網(wǎng)絡(luò)確�，F(xiàn)有SCADA設(shè)備安全。該解決方案的通信和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架在設(shè)計(jì)之初就從內(nèi)部確保了網(wǎng)絡(luò)安全，而不是僅僅依賴于防火墻。