| 開關(guān)切換數(shù)字化：電力變壓器的現(xiàn)代化變革

可再生能源和分布式能源資源是能源轉(zhuǎn)型時代的反映。具有好的負(fù)荷分布的智能電網(wǎng)現(xiàn)在更接近于現(xiàn)實。然而，配電網(wǎng)中現(xiàn)有的變電站會發(fā)生什么？現(xiàn)在電能質(zhì)量問題越來越多地出現(xiàn)，他們是否能夠處理這些要求？現(xiàn)在仍然手動或半手動操作的舊系統(tǒng)會發(fā)生什么？對于基于不同技術(shù)的電力變壓器配電網(wǎng)，要做些什么？

| 電力變壓器的開關(guān)切換

在這個文章中兩種不同類型的開關(guān)切換需要考慮到。區(qū)分了空載開關(guān)的類型（NLTC作為空載開關(guān)切換）和在不中斷負(fù)載的情況下切換的類型，因此它在負(fù)載下在不同的轉(zhuǎn)換比之間來回切換（OLTC作為空載開關(guān)切換）。一般來說，變壓器上的開關(guān)被路由到開關(guān)切換，這取決于要處理的操作電流。在本例中，開關(guān)和開關(guān)切換的機械連接被實現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。這個激活有手動或半手動或其他通過電信號的方式。使用1或3相開關(guān)切換，通常根據(jù)負(fù)載容量或開關(guān)配置（星或角形）選擇和安裝。

| 要求

在現(xiàn)有變電站中，安裝可以包括許多不同技術(shù)，供應(yīng)商和設(shè)備類型的互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)經(jīng)過多年的擴展，并不總是在他們被更新的時候擴大。這往往是由于費用和缺乏資源。因此，最初的要求可能是適當(dāng)?shù)刈詣踊袚Q開關(guān)，這取決于高壓網(wǎng)絡(luò)的高級自動電壓控制。這些要求可能類似于以下列子：

將準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)準(zhǔn)實時傳輸，將切換開關(guān)的位置報告給SCADA系統(tǒng)

通過遠程控制自動控制現(xiàn)有的切換開關(guān)

通過遠程控制手動控制現(xiàn)有的切換開關(guān)

以及自動遠程訪問，現(xiàn)場維護和維修時的手動和本地訪問能力

| 問題描述

由于頻繁的負(fù)荷變化和相對較高的機械和電氣壓力施加在切換開關(guān)的部件上，它會受到磨損，這會使它容易發(fā)生故障，以及頻繁維護。此外，在剩余系統(tǒng)中，切換開關(guān)往往還沒有通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)完全自動化，換句話說，不是通過SCADA直接聯(lián)網(wǎng)的。負(fù)載峰值可能導(dǎo)致切換開關(guān)立即切換電平，即使這是不必要的。這反過來又導(dǎo)致磨損增加，并對其敏感性產(chǎn)生負(fù)面影響，從技術(shù)和成本的角度看故障。因此，有效地控制切換開關(guān)是保證使用壽命的關(guān)鍵。

缺乏網(wǎng)絡(luò)自動化問題的另一個可能是不同變電站的設(shè)備來自不同的變電站制造商。由于不同的設(shè)備設(shè)計，不同的傳感器技術(shù)，不得不用于將切換開關(guān)的確切位置返回SCADA.這個可能意味著同一網(wǎng)絡(luò)的每個變電站的自動化解決方案不會基于相同的部件。此外，在許多情況下，在現(xiàn)場提供的能源自動化方面的技術(shù)技能并不足以在沒有支持的情況下實施這類項目。

問題描述的最后一個方面是基于變電站是經(jīng)常沒有連接到數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的。因為這個，它建議將網(wǎng)絡(luò)分割，從而將數(shù)據(jù)數(shù)字化執(zhí)行步驟。以下三個步驟可作為建議：

(1) 本地自動化：通過變電站中的數(shù)據(jù)記錄器存儲數(shù)據(jù)，然后可以在本地和按需檢索數(shù)據(jù)。

(2) 遠程監(jiān)控：通過電力線，EDGE,GPRS等傳輸選定的數(shù)據(jù)，僅限一個小的特定數(shù)據(jù)集。

(3) 遠程控制：基于LTE,光纖等寬帶通信的遠程監(jiān)控。

| 現(xiàn)有的現(xiàn)代化技術(shù)

為了實現(xiàn)切換開關(guān)的自動化和數(shù)字化，并考慮到前面描述的需求和問題描述的所有方面，一種精度為0.2級的高精度測量裝置與軟PLC耦合。在這種情況下，這種耦合或集成是通過使用Centrax CU3000或CU5000 二合一儀表，由Camille Bauer作為基本平臺用于能源自動化解決方案。測量儀表執(zhí)行測量電氣參數(shù)，電壓和電流消耗。測量儀表還產(chǎn)生額外的測量和數(shù)據(jù)用于評估電氣參數(shù)的質(zhì)量，例如諧波，不平衡，功率因素等。能量數(shù)據(jù)也被直接可視化。測量值要么存儲在本地，要么通過電力線直接傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫或SCADA系統(tǒng)或Modbus。在遠程監(jiān)控和遠程控制應(yīng)用的情況下，系統(tǒng)始終保持在準(zhǔn)實時的電壓和電流值。

為了實現(xiàn)需求中先前描述的維護訪問，切換開關(guān)由Centrax CU3000或CU5000的軟PLC控制。所需的觸發(fā)器由手動或SCADA系統(tǒng)根據(jù)Centrax測量儀表返回的電氣值生成。這會激活切換開關(guān)，導(dǎo)致電壓要么是增加或是減少。切換開關(guān)的位置必須在測量值的數(shù)據(jù)內(nèi)容中處理，以防止任何中斷或切換錯誤。這種合理性檢查是通過檢測切換開關(guān)的機械位置來實現(xiàn)的。由于各種有載的切換開關(guān)的設(shè)計不同，從軸向信號，電阻值，BCD編碼信號或一次電壓Up與和二次電壓Us之間的比值中采樣值，然后將其與切換開關(guān)表中的值進行比較。

| 成本和好處

采用二合一的方法，從成本/效益的角度看優(yōu)勢是顯而易見的。將一個高度精確的測量儀表和一個軟PLC集成在一個單一的外殼中意味著單獨的部件成本降低了50%。

對以采購和物流為中心的流程進行優(yōu)化，同時消除不直接兼容的部件。此外，職能整合在財務(wù)和時間兩方面對規(guī)劃和執(zhí)行費用立即產(chǎn)生積極影響。所有使用部件的使用壽命和重現(xiàn)性對總體結(jié)果有積極的影響，切換開關(guān)的本地控制考慮到通信網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)狀態(tài)，從而用時間戳記錄每個切換開關(guān)的更改。這創(chuàng)造了可靠的數(shù)據(jù)，也記錄在案，以便進行預(yù)防性和成本優(yōu)化的維護。