借助工业物联网保护电网

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）。

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）。

“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。”