最近的风暴和创纪录的高温已对电网造成了很大压力。 负荷转移、智能电表及整合替代能源都是解决方案的一部分。 但是,你如何衡量和控制广泛分布的电网上所有点上发生的事情呢,又如何用最有效的方法协调所有这些技术呢? 总之,智能电网到底有多智能?

让我们从测量开始。 Phasor 一词对星际迷航的粉丝来说是一个意思(相量炮),但对公用事业公司却是另一回事(相量)。 相量(Phasor)是一个复杂的数字,表示电流内所发现的正弦波的幅值和相量角。 将相量测量单元(PMU)装置在电网周围的关键点上,公用事业公司就能测量电能质量并评估本地系统状况、应对本地干扰(见图1)并平衡不同线路流过的电流及来自不同源头的电流。

图1:PMU 数据显示当系统响应电压扰动时的动态行为。

所有这些都要在大电网上运作,所有相量数据都与 GPS 无线电时钟同步;在同一时间发生的相量测量被称为同步相量。 PMU 测量电压和电流,然后使用 A/D 转换器将数据结果数字化。 此数据被标记上时间,并通过网络发送到相量数据集中器(PDC),在那里它被收集并传送到计算机上,然后通过数据采集与监视控制(SCADA)系统在中心设施上进行分析。

同步相量通过使用分布式测量,最大限度地提高传输效率并减少停电,使灵活高效的智能电网成为了可能。 然而,部署同步相量的一大障碍是缺乏使 PMU 将线路条件传输回 SCADA 系统的标准。

英特尔、戴尔、美国国家仪器公司和傲时软件公司正通过基于英特尔®智能系统框架的同步相量数据管理解决方案来帮助解决这一问题。 该解决方案结合了美国国家仪器公司的高性能 PMU和戴尔公司的 19 英寸服务器机柜。 服务器通过运行傲时公司的相量 PDC 软件,收集并分析从多个 PMU 获得的数据(见图2)。该解决方案启用先进的可视化、分析和预警系统,帮助公用事业公司检测不断变化的干扰并避免大面积停电。

 

图2. 以英特尔®智能系统框架为基础平台的同步相量数据管理解决方案,采用许多行业内使用的高容量标准计算系统,以降低部署成本和复杂性。

美国国家仪器公司的 PMU 可与多种硬件厂商的传感器硬件进行连接,而且在被部署到电网时,可以进行更新以允许新的通信协议或更先进的分析。 他们采用高性能的多核英特尔®酷睿™i7 处理器。

从同步相量获得的 PMU 数据被传递到集中式戴尔 PowerEdge 服务器,它采用三层可拓展存储来提供一个完整的计算、网络和存储平台。 采用英特尔®至强®处理器的服务器向电网运营商提供近乎实时的数据。

接着,电网运营商可以使用傲时公司的 PI系统对产生的大量数据继续进行管理和分析,使他们能够迅速理解并对问题做出反应。 因为 PI系统严格符合的北美电力可靠性公司(NERC)的关键基础设施保护(CIP)要求,所以数据安全不是问题。

美国仪器、戴尔和傲时的同步相量数据管理解决方案的成功关键是使用了标准化、优化且可扩展的硬件和软件系统——英特尔®智能系统框架价值主张的核心。 北美电网是一个专有遗留系统基础上的极其复杂的网络。 随着网络开始增加分布式智能,这些系统可以进行无缝通信和互操作就非常重要,并且不仅仅是在变电站层面上,而是要在区域性乃至全国性的基础上。

在使用标准化且良好支持的硬件和软件架构的标准上,英特尔®智能系统框架为可轻松扩展的连接性、可管理性和安全性提供了一个路线图。 随着数据爆炸性增长,智能电网开始产生(还必须操作)一个建立和连接设备的一致框架,在智能电网上互操作是成功的关键。

从美国国家仪器公司 PMU 获取数据,到戴尔服务器、存储硬件、网络设备和客户端工作站简化端对端解决方案的集成性、连通性、安全性和可管理性,整个过程至始至终都在使用因特尔处理器。

同步相量数据管理解决方案已被验证和测试可减少电力公司工程和开发的成本和风险。其采用框架就绪的硬件来提供开放式架构精确同步和管理输电及配电系统所需的工具。 除了帮助公用事业公司提高效率,框架就绪组件还增加了兼容性和速度集成。 这让公用事业公司专注于改善能源管理,而不是努力连接、管理和保护硬件。

现在回答我们最初的问题,智能电网是相当智能的,并在不断变得更加智能。

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John Donovan
流动记者(英特尔®订约人),英特尔®智能系统联盟
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