专家:配电自动化面临两大挑战

2014年4月16日09:00 作者:

配电自动化是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统,有助于提高供电可靠性,改进电能质量,向用户提供优质服务,降低运行费用,减轻运行人员的劳动强度。目前,配电自动化被认为是电网智能控制功能向配电方向的延伸和超越。

  过去的电力公司现在分成了发电和配电公司,双方都纷纷在配电网上安装智能电表,以及更改基础设施。管理分布如此广泛的设施同时也面临不少挑战:

  一、安全

  由于所有配电网的基础设施都必须能够预防网络攻击,所以电网及其数据的安全性至关重要。

  安全性是当今先进配电系统中讨论最多的话题。讨论往往集中在网络安全和加密,尽管加密非常重要,但并不是现代化的灵丹妙药。系统安全方案利用高级物理安全实现无可比拟的低成本IP保护、预防克隆以及外设安全认证。8双向安全认证、多层加密和物理篡改检测全部预防电网遭受网络威胁:硬件、数据传输及数据存储。

  在保护硬件时,安全策略考虑从制造到安装直至销毁的整个产品生命周期。必须组合采用安全硬件和安全保护方案。防止制造合作伙伴访问私匙或者防止开发攻击系统的途径非常重要。2012年初期波多黎各曾发生完全违反保密协议的事件,完全破坏了当地新部署的电网。安装期间,必须对安全资产实行严格认证,最好是双向认证,以及质询和应答,以确保合法性。这样的相互认证将确认无论是装置还是软件在制造期间未经篡改,尤其是处在第三方承包商时。工作期间,需要采用物理安全确保系统不容易被篡改。为防止通过拦截、更改,或者利用能够打开或关断电力的通信消息进行篡改,也必须采用多层加密。

  二、资产保护

  资产保护意味着供电公司必须投入高性能元件,可靠监测电网以及保护其高成本资产。通过保护所有资产,供电公司的总体投资将提供长时间有效服务。

  配电自动化设备的投资数额巨大,一个变电站的自动化升级成本为1000万至2000万美元。6所以,如果没有长远的项目目标及深入论证,现代化的供电公司不会开始大型升级项目,而项目的成本往往会引起费率调整,以覆盖项目成本。这正是高质量半导体传感器以及优化器件如此重要的原因。这些器件将确保电网正常运行,从而为供电公司的投资提供最有效的保护。

  所有并网装置的核心是模拟信号链。配电网中的每个装置都需要进行电测量。最简单的并网装置仅测量电流,而最复杂的继电器则执行全部四象限测量,获得多次谐波。该信号链通常包括电压或电流变压器、运算放大器、电压基准,以及用于实际电测量的模数转换器。隔离及直流/直流转换器提供必要的保护及系统工作电源。

  作为信号链核心的ADC必须提供配电自动化所需的最佳性能。 MAX11040K具有24位分辨率和高达64ksps的采样率,具备所要求的高性能。这款4通道ADC同时采样多个通道,防止线路之间的任何同步误差。多片MAX11040K可级联在一起,实现最高32通道采样。

  大多数半导体公司采用简单的信号链方框图展示其配电自动化领域的知识,而这种演示是不够的。智能电网所需设备的多样性要求对每个元件及产品具有深入的了解。从相量测量单元到电容组控制器,每个系统的精度和定时要求区别很大,要求器件具有相当的性能指标。