在當(dāng)今不斷變化的能源格局中，停電通過中斷制造等關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)，繼續(xù)使企業(yè)損失數(shù)百萬美元。此外，世界各地運(yùn)行的一些電網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)老化，在一些地區(qū)，大風(fēng)暴變得越來越普遍。面對(duì)這些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，公用事業(yè)公司可以通過多種方式應(yīng)對(duì)未來服務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn)，包括實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化、管理樹葉生長(zhǎng)以及雇用更多的線路維修人員。所有這些選項(xiàng)的評(píng)估都可能很復(fù)雜，因?yàn)樗鼈兙哂胁煌潭鹊某杀尽⒓夹g(shù)風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)效益。

公用事業(yè)公司最近的重點(diǎn)是尋找、雇用和培訓(xùn)更多的線路維修人員，以改善停電響應(yīng)并為客戶取得更好的結(jié)果。但在世界許多地方，勞動(dòng)力老齡化的影響是眾所周知的，因?yàn)樵絹碓诫y以找到熟練勞動(dòng)力和填補(bǔ)空缺的生產(chǎn)線工作人員職位。面對(duì)長(zhǎng)期服務(wù)中斷、客戶不滿意以及政府干預(yù)的可能性，公用事業(yè)公司需要更好的解決方案。如果能夠改善生產(chǎn)線工作人員的工作活動(dòng)，以便他們將更多時(shí)間分配給實(shí)際維修和高優(yōu)先級(jí)維護(hù)，并花更少的時(shí)間尋找斷線，那會(huì)怎樣？

捕獲電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是關(guān)鍵

在過去幾年中，許多國(guó)家經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間停電，僅僅是因?yàn)閱栴}的根源難以找到。但是，公用事業(yè)公司如何改進(jìn)配電網(wǎng)架構(gòu)以實(shí)現(xiàn)更好的停電響應(yīng)？答案在于利用更好的線路傳感器技術(shù)，從而降低系統(tǒng)成本并部署到電力基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的更多節(jié)點(diǎn)。該技術(shù)具有更高的集成度，有助于實(shí)現(xiàn)更好的測(cè)量精度，消耗更少的功率，并且需要更少的維護(hù)。

新型線路傳感器最常見的用例之一是稱為故障指示器的節(jié)點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在出現(xiàn)問題時(shí)檢測(cè)并發(fā)送警報(bào)，以便線路工作人員能夠以最小的延遲維修故障設(shè)備。圖1中的圖表顯示了配電線路上使用的故障指示器。不同地區(qū)和不同供應(yīng)商使用許多名稱來描述同一系統(tǒng)，包括線路監(jiān)視器、故障監(jiān)視器和故障電路指示器。在本文中，作者將使用通用術(shù)語故障指示器來表示系統(tǒng)和用于檢測(cè)電力線物理狀態(tài)的基礎(chǔ)技術(shù)的線路傳感器。

圖2.用于檢測(cè)電源線物理狀態(tài)的線路傳感器。

在地下應(yīng)用中，故障指示器放置在每根主電纜的電纜終端處。故障上游指示燈將跳閘，故障下游指示燈將保持在非跳閘位置。因此，服務(wù)團(tuán)隊(duì)可以輕松識(shí)別電纜或設(shè)備的故障部分，而無需經(jīng)歷耗時(shí)的隔離過程。地下應(yīng)用包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、機(jī)柜、接線盒和接頭。

在架空應(yīng)用中，故障指示器上易于發(fā)現(xiàn)的顯示將線路工作人員引導(dǎo)至線路的問題部分。架空應(yīng)用包括未熔絲抽頭、帶中線重合閘的長(zhǎng)饋線、分段開關(guān)設(shè)備、過渡和饋線。

與現(xiàn)有故障指示器相關(guān)的兩個(gè)最大挑戰(zhàn)是：1）批量購(gòu)買成本可能很高，2）需要定期維護(hù)才能保持正常運(yùn)行。累積購(gòu)買成本和經(jīng)常性維護(hù)是預(yù)算和資源有限的公用事業(yè)公司無法在其龐大的電力基礎(chǔ)設(shè)施中部署更多故障指示器的兩個(gè)主要原因。

通過更高級(jí)的電源管理改善故障指示器

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，ADI公司為故障指示器開發(fā)了一種新型線路傳感器架構(gòu)，該架構(gòu)能夠以高效率收集功率，并且需要更少的維護(hù)（圖3）。

圖3.功率收集故障指示器設(shè)計(jì)。

雖然基本功能看似簡(jiǎn)單，但功率收集故障指示器設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，尤其是電源架構(gòu)。不僅有三個(gè)獨(dú)立的電源（電源線傳感器、可充電電池和超級(jí)電容器），而且還必須有一種控制算法，知道如何平衡不斷變化的電源條件和不斷變化的負(fù)載條件，同時(shí)保證始終在線運(yùn)行。關(guān)鍵創(chuàng)新是用于多電源路徑設(shè)計(jì)的新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)更快的啟動(dòng)速度、更低的功耗和更平穩(wěn)的系統(tǒng)運(yùn)行。通過采用更好的電源管理，故障指示器將需要更少的維護(hù)，因?yàn)榫€路工作人員可以減少更換電池的頻率，并且可以執(zhí)行更少的系統(tǒng)檢查。

新的故障指示器設(shè)計(jì)還可以利用更復(fù)雜的數(shù)據(jù)收集和更強(qiáng)大的無線通信來提高性能。通過使用高速精密轉(zhuǎn)換器以遠(yuǎn)高于電功率頻率的數(shù)據(jù)速率收集電力線信息，它們可以捕獲更精細(xì)的粒度。集成短波無線電和GSM協(xié)議等無線通信也提高了這些設(shè)備的覆蓋范圍。故障指示器可以傳輸數(shù)據(jù)并傳達(dá)其狀態(tài)，以便線路工作人員花費(fèi)更少的時(shí)間搜索故障，而將更多的時(shí)間用于故障排除。

推動(dòng)更好能源智能的大數(shù)據(jù)分析機(jī)會(huì)

利用先進(jìn)線路傳感器技術(shù)的故障指示器為改變公用事業(yè)公司的運(yùn)營(yíng)方式提供了機(jī)會(huì)。通過在節(jié)點(diǎn)上收集更精細(xì)、連接更好且維護(hù)成本更低的數(shù)據(jù)，公用事業(yè)公司可以更快、更自信地識(shí)別和響應(yīng)中斷。但還有其他可能性需要考慮。例如，整個(gè)故障指示器群可以提供歷史數(shù)據(jù)和警報(bào)，以便公用事業(yè)公司可以應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和分析來推動(dòng)更高效的線路工作人員活動(dòng)、降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用并實(shí)現(xiàn)更好的業(yè)務(wù)成果。

結(jié)論

由于問題難以定位，公用事業(yè)客戶繼續(xù)遇到長(zhǎng)時(shí)間停電。克服這種情況的一種方法是更廣泛地采用故障指示器。但是，與當(dāng)今故障指示器相關(guān)的兩個(gè)最大缺點(diǎn)是批量購(gòu)買的高價(jià)格標(biāo)簽和定期維護(hù)需求。

有一種用于故障指示器的新型線路傳感器技術(shù)，通過高效收集電力并減少維護(hù)來克服這些挑戰(zhàn)。未來，公用事業(yè)公司可以利用下一代故障指示器，并從更短的停電時(shí)間、更低的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和更滿意的客戶中受益。

審核編輯：郭婷