借助工业物联网保护电网

August 29, 2019 Georganne Benesch

工业物联网, IIoT, 智能电网, 边缘计算, AI

气候变化正在推动全球能源系统的重塑。其中一种方式是将可再生能源和间歇性能源接入电网。

但是,增加这些能源会带来新的风险。公用事业公司希望在不危及电网控制的情况下支持可再生能源。这意味着变电站自动化系统需要具备灵活性,且能管理旧有设备。

例如,芬兰正在努力增加可再生能源,同时应对冬季会导致长期停电的猛烈风暴。为此,公用事业公司要安装地下电缆,这需要更新变电站自动化设备。

除此之外,芬兰政府还出台了相关规定,要求公用事业公司切实改善电网安全。公用事业公司如何应对这些挑战,同时降低设备和运营成本?

一家公用事业公司借助工业物联网采取行动

芬兰最大的配电运营商 Caruna 正在努力满足当前和未来的需求。该公司已经启动了一些项目,以提高其电网的安全性、可靠性和灵活性。仅 2018 年就安装了 6,300 千米的地下电缆,从而确保冬季极端天气下保持电力供应。

部署地下电缆的一项挑战是准确地探测接地故障。配电系统高阻抗故障的定位一直是电力运营商面临的难题。Caruna 通过传统的继电器监测和确定故障,但成效喜忧参半。

为了解决这个问题,Caruna 与 ABB 合作,在其 Noormarkku 变电站中试用了 ABB Ability 智能变电站控制和保护解决方案 (SSC600)。借助 SSC600 系统,Caruna 提高了间歇性接地故障的定位精度(视频 1)。

 

视频 1。Caruna 部署 ABB Ability 智能变电站控制解决方案。

 

ABB 开发了一种继电器保护算法,无需对现有系统做任何改动。通过针对现有继电器的集中式功能,SSC600 控制器实现了这一点。

该解决方案利用 ABB Ability 云服务,管理对新的及现有保护和控制功能的配置与升级。与许多公用事业公司一样,Caruna 担心云服务会增加网络安全风险并影响网络可靠性。

根据特定于国家/地区的安全标准,系统以安全的方式连接到 Ability 云服务。从英特尔® 硬件支持安全到 ABB 软件,凭借这样的多层保护,系统解决了公用事业公司的这些顾虑。

新功能可以通过远程固件更新进行添加。这样就无需更换设备或派遣技术人员去到各个遥远的站点。而且,将多个继电器整合到单个 SSC600 控制设备中降低了复杂性。

成果喜人:由于数据得到优化,Caruna 能够快速检测到故障位置。这一功能有助于减少断电和提升工作效率,从而改善社区关系。最终,客户感到安全性得到提升,并对他们的电力提供商更加满意。

采用英特尔® 技术的变电站控制

坚固耐用的 SSC600 基于英特尔®技术,是公用事业解决方案的核心。该控制器设计用于处理各种保护应用,并将变电站设备控制和监测集中到单个控制盒中(图 1)。

SSC600 将设备监测和控制集中起来
图 1. SSC600 集中了设备监测和控制。

“与英特尔合作确保了 CPU 技术足以支持我们所需的性能要求,” ABB 全球产品营销经理 Marco Nunes 说道,“英特尔让我们相信,该系统可以支持我们的要求。”

SSC600 通过 IEC61850 通信协议从断路器和相关设备获取测量值和 I/O 值。将变电站的所有信号数字化后,SSC600 就可以收集这些信号,并充当中央保护、控制和本地 HMI 设备。

出于保护目的,变电站中的任何设备都可以使用采样数据。而且,可以在保护和控制设备上通过虚拟接线设计出新的逻辑,从而将物理接线减少 90%。

Nunes 表示:“系统充分发挥了 IEC61850 的潜力,完全利用了从一台设备向另一台设备广播消息的能力。”

边缘到云端的软件和服务

Ability 云平台为系统部署提供了一种灵活的 SaaS 数字服务方法。还有一系列的应用程序和服务包,旨在满足各种规模的提供商的需求。

这些服务有助于最大限度地提高系统性能和延长资产生命周期,从而降低运营风险和总体成本。例如,基本服务可能包括:

  • 个性化支持,最大限度减少流程停机时间
  • 保护与控制资产的分析与监管
  • 日常维护
  • 升级和延长保修
  • 其他工程支持
  • 定制的生命周期管理服务

对未来的展望包括进一步集成 SSC600 和 ABB Ability 云服务。例如,系统会实时分析从网络配置到设备值和故障的数据收集。

处于边缘和云端的人工智能 (AI) 将让解决方案能够找到改进系统操作的方法。“一些公用事业公司希望根据实时数据分析实现设置自动化,” Nunes 说道,“这需要在一段时间内收集和分析数据,以得出优化建议。”

Nunes 简单地总结道:“当我们开始讨论将高级保护功能、集中式逻辑和本地 HMI 融合到同一设备中的概念时,我们就达到了目标。”

作者简介

Georganne Benesch

Georganne Benesch is the Senior Content Editor and Writer for insight.tech. Before this she was an independent writer, authoring blogs, web content, solution guides, white papers and more. Prior to her freelance career Georganne held product management and marketing positions at companies such as Cisco, Proxim and Netopia. She earned a B.A. at University of California at Santa Cruz.

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