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智能电⽹的定义

点击次数:86 发布时间:2022-12-29

透视智能电⽹

提要:智能电⽹的定义

 

为了提高智能电网的透明度,有必要提供⾼质量和基本测量数据的最⼤灵活性连接。为此,正确定义智能电网尤为重要。这对于避免使用者和供应商之间的误解⾄关重要。

 

因此,Camille Bauer和她的合作伙伴⽹络致力于智能电⽹的基本定义,例如瑞⼠联邦能源局所描述的:“智能电⽹是⼀种电⽓系统,通过结合测量与数字信息和通信技术,智能地确保各种具有不同需求特征的能源交换。这种系统应该考虑到所有市场参与者和社会的需求。因此,系统的使用和运⾏可以不断优化,以提⾼效,最⼤限度地降低成本和环境影响,并充分保证供应的质量和安全性。”

 

 

可扩展和时间同步的测量系统涵盖了⼀切

 

传统上,每个3P(L1-L2-L3)或3PN(L1-L2-L3-N)系统需安装⼀个测量负载流量的电流互感器或者罗氏线圈。对于⼀个有8个负载(馈线)的系统,如果需要获取智能电网所需的测量数据,则意味着必须使⽤8套测量设备。安装⼯作量(例如8 x 4路电压和电流的测量输⼊,8 路电源电压,8 路测量设备和配件的成本,8 路安装工作等)以及安装空间将会是个大问题。

 

最后但并⾮最不重要的是,该结构下也会给IT基础设施带来沉重负担,因为不仅要建立完整的Modbus RS485⽹络,还要管理许多新的IP地址。此外,⽹络保护、连接和设备管理也将带来巨大的工作量。此外,必须确保使⽤所有测量设备和所有测量通道上的时间同步。如果您这时还想将电能质量(例如根据EN50160标准)或电能事件监视器放⼊上⽂系统中,那么成本和⼯作量将超出控制。

 

 

在LINAX PQ5000CL系统中,⼀切都集成到⼀个系统中。它通过电流链路模块实现电流测量的可扩展性,再结合基本单元中A类计量认证的电能质量监测功能。可以说是计量指南针。在扩展步骤中,电流链路模块的每个电流通道仍将相对于电压事件进⾏时间同步。这意味着每个电压事件都可以⽤电流/通道查看和分析。因此,IT基础设施的负担最⼩,因为只有⼀个参与者作为数据集中器接管了所有测量数据的整合和通信。别忘了,设备层⾯的⽹络保护,为⽹络运营的整体⽹络安全做出了重⼤贡献。

 

⽆间隙测量(零盲)

得益于高采样率(18kHz(U)/54kHz(I)),⼏乎没有任何东⻄是隐藏的,甚⾄快速波动也随时都能无间隙记录。这对于提供具有⾼性能和真实数据的⾃动化(例如数字电网管理),或在智能电网中创造的透明度尤为重要。在这⾥,测量数据传输到基本单元,从那⾥将合并测量数据传输到并⾏或更⾼级别的系统。

 

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⾃动切换范围,最⾼可达20000A

根据“Factor20技术”,每个电流链路模块(3P或3PN)都可以在典型额定电流范围线路中单独使⽤。因此,额定电流按当前链路模块⾃动分类为“400A/1’000A的IN1(典型/最⼤)”和“IN2(典型/最⼤)为8’000A/20’000A”。这意味着每个模块可以运⾏,最⾼可达20'000A。这得益于集成在电流链接模块中的⾃动范围切换功能的帮助。这种类型的功能使得电流链路系统适用于各种不平衡甚⾄对称负载的额定电流和实际负载上。

 

没有基本电流测量的示例(主要⽤于EN5160合规性)

 

变体1:⽤于现场墙壁安装(包括电源电流链路模块)


 

 

 

变体2:顶帽导轨安装(仅限电源电流链路模块)


 

 

 

通过电流链路模块进⾏基本电流测量示例


 

 

 

信号概念在同轴线上被证明了无数次

 

同轴电缆是同⼼结构的两极电缆。它们包含⼀个内导体(也称为线芯),内导体在恒定距离上被空⼼圆柱形外导体包围。外导体保护内导体免受辐射干扰。同轴电缆适⽤于传输几KHz到几GHz的频率范围的宽带信号。

 

由于其物理特性和简单性,同轴电缆⾮常适合可扩展的电流链路技术。⾼频信号传输⼲净⾼效。此外,来⾃外部的⼲扰和对外的⼲扰都很好地屏蔽了。同轴技术还使设置最⼤总⻓度为20⽶的环形线作为“准总线”成为可能,这反过来⼜⼤⼤减少了布线⼯作量。因此,电流链路模块的辅助电源和信号传输在⼀根电缆中。这消除了将许多令⼈困惑的单个电缆输⼊配电柜的必要性。与此同时,对现有的IT基础设施没有额外的负载。未经授权的访问(例如⽹络攻击)由于环形总线也变得不可能。

 

 

与更⾼级别和并⾏系统灵活连接

智能电网的⼀个主要挑战是始终与现有系统保持良好连接。⼀⽅⾯,通信协议本身很重要,另一方面,数据类型也很重要,即哪些测量结果真正相关。最后但不是最不重要的是,还有数据获取或数据推送问题。LINAXPQ5000CL系统通过IEC61850协议提供了连接的可能性。为此,每个电流链接模块将大约32个测量数据按照1/s

的速度推送给上级系统。它可以保存数据请求,从⽽缓解IT系统。

 

然⽽,并⾮每个控制系统都已拥有IEC61850协议。因此,LINAX PQ5000CL还⽀持Modbus RTU和Modbus TCP/IP等经过验证的协议。由于智能电⽹的实现通常在特定的电⽹管理系统中完成(例如Venios Energy Solution、Fichtner DigitalGrid等),因此MQTT等协议在没有⽹关的情况下实现直接通信变得更加重要,该功能将于2023年添加。LINAX PQ5000CL系统还支持通过REST API传输测量数据。

 

智能电⽹中的透明度


 

 

 

现场综合⽹络保护

⽹络安全,特别是在关键基础设施中,⾄关重要。⽬前,据报道,不仅在特定地区,各地的网络攻击都在增加,破坏性⼯作速度也更快(例如勒索软件Lockbit 3.0等)。这就是为什么任何不受保护的访问(例如局域⽹端⼝、USB端⼝、SD端⼝等)都存在潜在⻛险。不同测量设备的连接也是如此。不管是通过IT还是通过HMI。想象⼀下,许多低电压测量数据被无意或无意地操纵了,结果造成了数据的混乱。

 

为了抵消这⼀点,特定的保护机制被直接植入到测量仪器中。根据IEC61850安全协议映射保护机制,HTTPS、审计⽇志(⽇志的所有操作)、数据记录器、各级访问授权(RBAC)、客户端⽩名单和数据都传输到syslog服务器。此外,可以考虑通过VPN⽹关进⾏⽆线通信。

 

只需拧到墙上

LINAX PQ5000CL系统可以通过传统的方式安装在控制柜中的DIN导轨上。然⽽,现有系统中往往没有更多的空间,而安装新控制柜往往让事情变得更加复杂。那么,为什么不简单地将底座单元拧到墙上呢?正是在这种情况下,基础单元和所有线缆包括电流链路模块电源线都安装在防尘IP23外壳中。安装,连接,完成。如此简单!

 

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快速推出

电流链路系统不仅考虑了极⾼的测量和数据性能,还考虑了简单的硬件安装和软件集成。完整的电流测量技术可以在不影响系统运⾏情况下进行安装。电流链路模块通过非侵入性的罗氏线圈测量技术确保平稳⽽安全的安装。由于同轴环形总线电缆,⽆需额外昂贵的安装⼯作。尤其是因为电流链路模块还通过环形总线电缆提供必要的⼯作电压。如果您也选择IP23外壳中的集成选件,则甚⾄不需要控制柜中增加布线。由于基本设备已经起到了数据集中器的作⽤,因此IT系统的负担也大大减少。

 

 

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