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是的，您可能以為當今世界是智能手機/平板電腦的天下。但我們四周的“智能”安裝比您想象的更多。比方說帶有智能電表的智能電網(wǎng)。供電公司每天都會在某個區(qū)域的住宅裝置嶄新的智能電表，并鼓舞我們掌控我們的能源將來。我們可以經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和報告耗電量，并且簽署有利于儉省電費的合約，比方分時計價。但管理全部這些安裝、散布式“智能”數(shù)據(jù)卻是業(yè)內(nèi)面臨的最新應(yīng)戰(zhàn)之一。智能手機戰(zhàn)爭板電腦背后需求大量的計算才能，即所謂的“云”。同樣智能電表和智能電網(wǎng)背后也需求有效的根底設(shè)備來訪問搜集的數(shù)據(jù)，以及優(yōu)化能源供應(yīng)。隨著計算機技術(shù)持續(xù)嚴重開展，為能源配送自動化起著作用。
配電自動化時期的降臨
配電自動化如今并不是一個新事物，自上世紀60年代以來，將計算技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)的愿景曾吸收了電力行業(yè)的大量眼球。但是，直到最近，這樣做的理想利益還遭到質(zhì)疑。興旺國度的電網(wǎng)十分牢靠，有人就問為什么要冒著系統(tǒng)牢靠性的風險添加附加控制系統(tǒng)？“智能”系統(tǒng)？理想利益是什么？誠然，光是理論上的益處是很難判別投入是值得的。
但是，在2013年，供電公司面臨的世界則完整不同。老化的電網(wǎng)及其效率(或無效率)和環(huán)境要素如今全部促使供電公司加強控制和性能，邁向配電自動化。在美國，變壓器的均勻運用時間曾經(jīng)到達40年，與變壓器的倡議工作年限相當；電力根底設(shè)備需求更新?lián)Q代。2012年7月發(fā)作在印度的大面積停電影響到6.8億居民，而當時印度曾經(jīng)不能滿足日常頂峰期的用電需求，并希望在接下來5年內(nèi)將供電容量進步45%。
全球范圍許多國度的可再生能源配額制(RPS)表現(xiàn)了高效率和散布式發(fā)電的國際驅(qū)動力。如今，美國50個州中的30個州1請求可再生能源占領(lǐng)電力的一定百分比，例如風力和太陽能。加利福尼亞州請求到2020年要有33%的電力來自于可再生能源2。歐盟2020年目的3則請求到2020年有20%的電力來自于可再生能源，同時能源效率進步20%，據(jù)揣測將降低總體能耗。中國2005年經(jīng)過的可再生能源法也規(guī)則了相似的條款，并在中長期開展規(guī)劃中增加了相關(guān)條例。4
如今，配電自動化被以為是“電網(wǎng)智能控制功用向配電方向的延伸和超越...可經(jīng)過智能電網(wǎng)完成。”配電自動化的優(yōu)勢被普遍承受，但并沒有使勝利完成或牢靠性變得簡單，這些是大范圍普遍應(yīng)用的嚴重應(yīng)戰(zhàn)。
完成配電自動化面臨的應(yīng)戰(zhàn)
過去的電力公司如今分紅了發(fā)電和配電公司，雙方都紛繁在配電網(wǎng)上裝置智能電表，以及更改根底設(shè)備。管理散布如此普遍的設(shè)備面臨的主要應(yīng)戰(zhàn)是什么？MaximIntegrated以為有三個關(guān)鍵范疇需求留意，并且這些范疇也是電網(wǎng)供給商的機遇：資產(chǎn)維護、電網(wǎng)平安和資產(chǎn)管理。我們對這些范疇分別停止扼要討論。
資產(chǎn)維護
資產(chǎn)維護意味著供電公司必需投入高性能元件，牢靠監(jiān)測電網(wǎng)以及維護其高本錢資產(chǎn)。經(jīng)過維護一切資產(chǎn)，供電公司的總體投資將提供長時間有效效勞。
配電自動化設(shè)備的投資數(shù)額宏大，一個變電站的自動化晉級本錢為1000萬至2000萬美圓。6所以，假如沒有久遠的項目目的及深化論證，現(xiàn)代化的供電公司不會開端大型晉級項目，而項目的本錢常常會惹起費率調(diào)整，以掩蓋項目本錢。這正是高質(zhì)量半導體傳感器以及優(yōu)化器件如此重要的緣由。這些器件將確保電網(wǎng)正常運轉(zhuǎn)，從而為供電公司的投資提供最有效的維護。
一切并網(wǎng)安裝的中心是模仿信號鏈。配電網(wǎng)中的每個安裝都需求停止電丈量。最簡單的并網(wǎng)安裝僅丈量電流，而最復雜的繼電器則執(zhí)行全部四象限丈量，取得屢次諧波。該信號鏈(圖1)7通常包括電壓或電流變壓器、運算放大器、電壓基準，以及用于實踐電丈量的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。隔離及直流/直流轉(zhuǎn)換器提供必要的維護及系統(tǒng)工作電源。

作為信號鏈中心的ADC必需提供配電自動化所需的最佳性能。MAX11040K具有24位分辨率和高達64ksps的采樣率，具備所請求的高性能。這款4通道ADC同時采樣多個通道，避免線路之間的任何同步誤差。多片MAX11040K可級聯(lián)在一同，完成最高32通道采樣。
大多數(shù)半導體公司采用簡單的信號鏈方框圖展現(xiàn)其配電自動化范疇的學問，而這種演示是不夠的。智能電網(wǎng)所需設(shè)備的多樣性請求對每個元件及產(chǎn)品具有深化的理解。從相量丈量單元到電容組控制器，每個系統(tǒng)的精度和定時請求區(qū)別很大，請求器件具有相當?shù)男阅苤笜恕?BR>平安
由于一切配電網(wǎng)的根底設(shè)備都必需可以預(yù)防網(wǎng)絡(luò)攻擊，所以電網(wǎng)及其數(shù)據(jù)的平安性至關(guān)重要。
平安性是當今先進配電系統(tǒng)中討論最多的話題。討論常常集中在網(wǎng)絡(luò)平安和加密，雖然加密十分重要，但并不是現(xiàn)代化的靈丹妙藥。系統(tǒng)平安計劃應(yīng)用高級物理平安完成無可比較的低本錢IP維護、預(yù)防克隆以及外設(shè)平安認證。8雙向平安認證、多層加密和物理竄改檢測全部預(yù)防電網(wǎng)遭受網(wǎng)絡(luò)要挾：硬件、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)存儲。
在維護硬件時，平安戰(zhàn)略思索從制造到裝置直至銷毀的整個產(chǎn)品生命周期。必需組合采用平安硬件和平安維護計劃。避免制造協(xié)作同伴訪問私匙或者避免開發(fā)攻擊系統(tǒng)的途徑十分重要。2012年初期波多黎各曾發(fā)作完整違背失密協(xié)議的事情，完整毀壞了當?shù)匦虏渴鸬碾娋W(wǎng)。裝置期間，必需對平安資產(chǎn)實行嚴厲認證，最好是雙向認證，以及質(zhì)詢和應(yīng)對，以確保合法性。這樣的互相認證將確認無論是安裝還是軟件在制造期間未經(jīng)竄改，特別是處在第三方承包商時。工作期間，需求采用物理平安確保系統(tǒng)不容易被竄改。為避免經(jīng)過攔截、更改，或者應(yīng)用可以翻開或關(guān)斷電力的通訊音訊停止竄改，也必需采用多層加密。
MAXQ1050微控制器把一切這些平安特性集成進去以確保生命周期平安。經(jīng)過了避免植入不良軟件以及避免歹意克隆和刪除已裝載的軟件等方面的平安認證。具有多層對稱及非對稱加密數(shù)據(jù)維護，內(nèi)置密匙發(fā)作器維護密匙。防引腳竄改及其它物理層面的密匙機械維護，避免經(jīng)過熱以及其它的途徑刪除平安密匙和系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
資產(chǎn)管理
資產(chǎn)管理包括跟蹤資產(chǎn)的簡單和復雜辦法，時辰理解現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)。關(guān)于確保性能和監(jiān)測維護，這樣的管理是十分珍貴的。
以一個簡單場景為例，很容易了解戰(zhàn)略性的資產(chǎn)管理。在一場暴風雨中，電網(wǎng)上的許多點發(fā)作了斷電。來自于不同供電公司的人員被召集在一同，協(xié)助維修，“點亮燈光”的肉體打敗了天氣。線路得到了維修，設(shè)備得到了改換，又重新恢復了供電。這一切都很快。但是，危機完畢時，供電公司并不完整理解以及嚴密跟蹤現(xiàn)場工作的資產(chǎn)。思索到設(shè)備本錢以及保證散布式資源及供電平安的需求，先進的電網(wǎng)不能容忍未知或不適宜的資產(chǎn)在現(xiàn)場工作。
戰(zhàn)略資產(chǎn)管理請求完整從上至下部署、平安認證以及跟蹤電網(wǎng)高效運轉(zhuǎn)所必需的全部過程、軟件以及系統(tǒng)。平安認證為重中之重。嵌入式平安認證是設(shè)備自我辨認的根本過程，因而必需作為系統(tǒng)的一局部停止理解，以便于跟蹤和管理。8關(guān)于小額投資，可運用簡單的硅器件獨一辨認配電網(wǎng)上的設(shè)備，包括線傳感器到變壓器再到重合器控制器。獨一質(zhì)詢/應(yīng)對辨認允許跟蹤每件設(shè)備，并經(jīng)過供電公司的AMI網(wǎng)絡(luò)停止通訊。在這點上，平安性與報告資產(chǎn)辨認、位置、工作狀態(tài)、最新維護數(shù)據(jù)或其他各種報告功用是相分歧的。
關(guān)于我們的意義和指導性
現(xiàn)代化的供電公司過去曾經(jīng)是具有豐厚電力電子經(jīng)歷的發(fā)電和配電公司。如今，隨著供電公司將復雜的IT工作與多層復雜的設(shè)備及資源和數(shù)據(jù)管理集成在一同，狀況發(fā)作了翻天覆地的變化。當電力公司購置新設(shè)備以更新其根底設(shè)備時，需求在整個電網(wǎng)內(nèi)從下至上構(gòu)建根底設(shè)備的新安裝和平安算法。這些電網(wǎng)安裝需求的不只僅是以太網(wǎng)和簡單加密，而是必需裝備牢靠的維護、管理和平安功用。
智能電網(wǎng)常常被描繪為電網(wǎng)上漫山遍野的電能丈量和通訊。這種定義過于簡單。智能電網(wǎng)應(yīng)該集成平安硬件和智能電能管理軟件。電網(wǎng)需求先進的檢測和通訊才能，以構(gòu)成牢靠、有效、平安的供電系統(tǒng)，進步系統(tǒng)效率和支持散布式資源的才能。屆時，我們將大范圍完成高效率的配電自動化。