能源部門目前正面臨著根本性的變化，這是由于向可再生能源發展，即越來越多的以太陽能和風力發電為基礎的發電廠。這些變化導致了雙向的電力流動，并增加了電力系統的動態性。新的傳感器和執行器正在電力系統中部署，以有效地監測和控制電網的不穩定狀況。

新興的配電網也被稱為智能電網。智能化增強了對電網作為一個電力網絡和電網作為一個系統系統的洞察力。增強的洞察力提高了可控性和可預測性，這兩個方面都推動了運營和經濟績效的改善，這兩個方面都是可再生能源可持續和可擴展地整合到電網以及向新電網架構過渡的先決條件。智能電網的好處廣泛，但通常包括以下方面的改進：

· 電力可靠性和質量；

· 電網彈性；

· 電力使用優化；

· 運營洞察力；

· 可再生能源整合；

· 能源使用洞察；

· 安全和安保。

一次調頻是公用事業領域中最具挑戰性和要求最高的控制應用之一。一次頻率控制系統負責控制注入和保留的能量供應，以確保頻率與標稱值的偏差不超過0.02%（例如，在歐洲為50HZ）。頻率控制的基礎是在所有能源生產或存儲單元與電網連接的點上，有傳感器測量網絡所有部分的特性。在這些點上，電子功率轉換器（也稱為逆變器）配備有通信單元，將測量值發送到電網中的其他點，如頻率控制單元，或接收控制命令，以便向本地網絡注入更多或更少的能量。

隨著本地發電機組（即太陽能發電機組或風力渦輪機）的廣泛部署，成千上萬的此類機組及其逆變器可能必須連接到一個大的配電網中。

一次調頻采用以下三種方式之一：

1） 集中控制：所有數據分析和糾正措施由中央頻率控制單元確定。

2） 分散控制：自動常規頻率控制由單個本地逆變器根據本地頻率值執行。統計和其他信息被傳送到中央頻率控制單元。

3） 分布式控制：由單個本地逆變器根據本地和相鄰頻率值執行自動常規頻率控制。統計和其他信息被傳送到中央頻率控制單元。

下面是電壓控制的架構

用于隔離和服務恢復的分布式自動交換

配電網故障是一種壓力很大的情況。有自動切換和自動恢復服務的解決方案。此外，這些解決方案非常適合處理影響關鍵用電設備（如工業廠房或數據中心）的停電。對于關鍵用電設備，供電中斷必須在不到一秒鐘內修復。自動化解決方案能夠在幾百毫秒內恢復供電。

圖1：描述配電環和故障（閃光）

FLISR（Fault Location， Isolation & Service Restoration 故障定位、隔離和服務恢復）解決方案由開關控制器設備組成，這些設備專為饋線自動化應用設計，支持架空線路配電網的自愈。它們作為架空線路配電網中重合閘和隔離開關的控制單元。

該系統是為使用全分布式、獨立的自動化設備而設計的。該邏輯駐留在每個單獨的饋線自動化控制器中，該控制器位于饋線層的極點處。每個饋線部分都有一個控制器裝置。利用控制器設備之間的點對點通信，系統無需區域控制器或控制中心就可以自主運行。但是，執行的所有自愈步驟將立即報告給控制中心，以保持電網狀態最新。控制器通常在500毫秒內通過隔離故障來實現配電線路的自愈。

通過iec61850 GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event 通用面向對象的變電站事件）消息的對等通信盡可能快地提供數據。它們被每個控制器周期性地（在穩定狀態下，在故障情況下間隔時間改變）發送到同一饋線的多個或所有其他控制器，并且不被確認。

穩態時每個控制器的數據傳輸速率很低，但是數據傳輸速率很高的GOOSE突發事件確實會發生，特別是在故障情況下。在故障定位、隔離和服務恢復過程中，GOOSE消息幾乎在同一時間點由饋線的多個或所有控制器單元以較低的端到端時延發送。

智能電網毫秒級精密負荷控制

精確負荷控制是智能電網的基礎應用。當發生嚴重的高壓直流輸電故障時，采用毫秒級精密負荷控制，快速切除可中斷的不太重要的負荷，如電動汽車充電樁和工廠的非連續生產電源。

責任編輯人：CC