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数字变电站的游戏升级
2016年8月23日
Gerardo Rebollar
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你有没有停下来拍摄穿过滚动山的风力涡轮机的照片?或者,看到哈里森福特潜入北卡罗来纳州的Cheoah大坝的冲进水域亡命天涯?詹姆斯·邦德的开场怎么样黄金眼(真的是在瑞士韦尔扎斯卡水力发电厂拍摄的)?这是令人兴奋的,甚至是戏剧性的发电面貌。但这只是旅程的开始。在电力的生产点和消费点(我们的家庭和电器)之间,有一个完整的电网,在每个关键时刻,都有一个变电站。它们可能不那么上相,但这是连接真正开始的地方。

无名英雄

没有变电所,大部分电力甚至无法到达消费者手中。因为要跨越长途,电力在输电线路上的电压要比你给手机充电时的电压高得多。变电站就像一个集线器,从整个网络的各个点收集和重新传输电力。它们配备了变压器,在通往消费者的漫长道路上“升压”电压,或在进入配电网时降压。

但如果你的电力来自北海的风电场呢?今天的变电站还必须能够将来自可再生能源的电流(DC)转换为传统配电网中使用的交流电(AC)。在这两者之间,电力可能沿着新的、超高效的高压直流电(HVDC)能源链传输,保证又一次“转变”。

简而言之,变电站是值得讨论的。他们处在可持续发展的第一线。他们也保护我们的安全。变电站配备了断路器和传感器等保护设备,以防止停电,并确保每一天、每一天都能顺利运行。那么,为什么不把这些传感器连接到更大的网络呢?为什么没有相互连接的变电站可以在相互支持系统中进行通信?变电站位于电网的中心位置,其增强全球能源连接的潜力是巨大的。

变电站处在变化的中心

公用事业公司和政府正在努力减少对化石燃料的依赖,同时提高电力网络的覆盖范围和可靠性。的国际能源局预计全球可再生能源发电量将从2009年的3%增长到2050年的38%。基础设施必须支持这种增长。这是一项艰巨的任务,需要有针对性的投资。但全球共识似乎很明确:要前进,你必须变得聪明。

新数字化的电网正在从电网各处收集可操作的数据。将所有数据通过软件系统进行实时、全面的态势感知。它们是“聪明的”,因为它们知道网络中的每一项资产(风力发电场、电池存储……)可以提供多少电力,以及消费者实际需要多少。这些网络思维敏捷,与多种能源相互连接,能够更好地应对突发事件,甚至能与邻近的电网“对话”,进行能源买卖。

对于最佳智能电网性能,网络的每个元素,从您家中的仪表到控制室需要在线。要完成这项完成,就像这样的立法机构欧洲委员会已呼吁输配电系统运营商建立必要的基础设施,以“在新的智能电网框架中,消费者、发电机、供应商和所有其他参与者之间的能源和信息流动”。这包括开发能够提高驱动效率和可靠性的变电站。

这并不容易,因为我们的通用电气客户,电网在印度运营着200多座变电站。其中一些是全新的,但总的来说,现有变电站的平均寿命超过40岁。当然,你可以升级,但最终,你必须建立新的。

令人瞠目结舌的创新

下一代变电站会是什么样子?它会更小,更紧凑,也许,只是更孤独一点。我们称其为自给自足,但我们的新数字变电站将既能连接又能独立运行。它将能够监控自己的健康状况,修复bug,如果需要,还可以自己“治愈”受损的线。

真正智能化变电站的第一步是连接和数字化主要设备通过把更多的关键设备放在网上,你可以将你的总足迹减少15%或更多。此外,通过智能电气设备(IED)监控变电站的状态,技术人员可以做出更明智的决定。生产力和可靠性增长,改善变电站的性能。

一旦建立数字结构,运营商可以收集和分析任何类型的数据仅仅看到来自主要电气设备的数据是不够的;新的变电站自动化系统可以实时地分析信息,不仅来自主流程,而且来自变电站中的任何二次或辅助设备。这提供了更强的态势感知,并提供关键任务保护,在问题发生前向操作人员发出警报。

我们能更进一步吗?我们已经有了。在其他公司还在连接和数字化的地方,通用电气正在从进化走向革命。我们的新技术也能有所帮助预测和优化介绍了变电站通过状态估计算法和软件的应用,允许公用事业运营商最大化变电站利用率,并提供现代,更可靠和高效的网格.事实上,我们对变电站的设想,一个数字变电站将在今年的展览中展出CIGRÉ.(大型电气系统国际理事会)会议于8月21日至26日在巴黎举行。

有什么新鲜事吗?来认识一下数码双胞胎吧。这听起来像是科幻小说,但实际上它是优化操作灵活性的一个非常棒的工具。通用电气开创性的DS敏捷控制系统利用收集到的数据和统计模型来建立一个设备甚至整个变电站的计算机模型:两个变电站。这种互动模型允许操作者为健康的性能制定基线,从无反应的维护方案转移到预测性维护方案,并增加变电站的寿命。建模和增强的状态监测——了解每件设备的实际状态——可以极大地改善资产性能。

数字双胞胎是如此的有希望,他们可以改变网络的运作方式。更进一步说,变电站可以与其他变电站共享它们的状态信息,从而在网络的更大范围内提高能见度。变电站间的广域自动化成为可能,通过它们各自的数字双胞胎增加了变电站的感知。它的好处包括更快的反应和更短的自我修复时间,更好地准备天气事件和更高的整体效率。

智力行动

如今,GE正在使用法国巨型传输操作员RTE等合作伙伴进行数字变电站技术。他们的“POSTE智能”(智能变电站)项目旨在开发现代的数字变电站,能够优化性能,同时集成可再生和传统来源的越来越多的电力。3月,我们在法国北部安装了RTE的Blocaux变电站的第一个组件(DS Agile,IED,IED流程,新一代仪器变压器,新一代网络交换机,数字开关控制单元,广域控制......)。Blocaux将成为第一批法式变电站,以提供所有这些智能和广域功能,以获得出色的运营效率。

有了如此高的效率、弹性和可持续性,你会认为未来不会更有吸引力。但一些聪明的城市正在设法将变电站整合到城市景观中。的丹尼变电站该项目位于美国西雅图,将以一个突出的建筑围护结构、艺术品和周围的公园为特色。在法国里昂,很经典变电站击剑已被竹林覆盖。现在在通用电气,我们可能(还)不会为我们的变电站设计门面,但我们肯定在改善生活。我们让每一个连接都很重要,让变电站工作更努力、运行更快、想得更大。

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GEGridSolutions.com/DigitalSubstations

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Gerardo Rebollar

Gerardo是GE电网解决方案的变电站自动化产品线的领导者。他自2010年以来一直领导变电站自动化产品线,包括在数字变电站保护和控制系统解决方案领域的创新产品、概念和架构的运营和开发。Gerardo在电气和工业自动化行业有超过29年的经验。ayx爱游戏2021年足球欧洲杯他毕业于电子和通信工程师,并于1988年加入Telemecanique,从事电力电子和电机控制领域的工作。在获得现场经验后,他前往法国的项目开发集团,领导国际市场新一代速度驱动控制器的路线图。从1997年开始,技术和业务经验扩展到UT,低压,中压,高压和自动化领域。2005年获得行政工商管理硕士学位。Gerardo于2009年加入阿尔斯通电网,担任GIS项目总监。2010年初,他加入SAS,领导自动化系统和支持业务,包括报价创建过程和全球运营。