在當今不斷變化的能源格局中，停電通過中斷制造等關(guān)鍵運營，繼續(xù)使企業(yè)損失數(shù)百萬美元。此外，世界各地運行的一些電網(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。面對這些嚴峻的挑戰(zhàn)，公用事業(yè)公司可以通過多種方式應(yīng)對未來服務(wù)中斷的風(fēng)險，包括實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化、管理樹葉生長以及雇用更多的線路維修人員。所有這些選項的評估都可能很復(fù)雜，因為它們具有不同程度的成本、技術(shù)風(fēng)險和社會效益。

公用事業(yè)公司最近的重點是尋找、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，勞動力老齡化的影響是眾所周知的，因為越來越難以找到熟練勞動力和填補空缺的生產(chǎn)線工作人員職位。面對長期服務(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，以便他們將更多時間分配給實際維修和高優(yōu)先級維護，并花更少的時間尋找斷線，那會怎樣？

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

在過去幾年中，許多國家經(jīng)歷了長時間停電，僅僅是因為問題的根源難以找到。但是，公用事業(yè)公司如何改進配電網(wǎng)架構(gòu)以實現(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。該技術(shù)具有更高的集成度，有助于實現(xiàn)更好的測量精度，消耗更少的功率，并且需要更少的維護。

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)點監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在出現(xiàn)問題時檢測并發(fā)送警報，以便線路工作人員能夠以最小的延遲維修故障設(shè)備。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)團隊可以輕松識別電纜或設(shè)備的故障部分，而無需經(jīng)歷耗時的隔離過程。地下應(yīng)用包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、機柜、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)的兩個最大挑戰(zhàn)是：1）批量購買成本可能很高，2）需要定期維護才能保持正常運行。累積購買成本和經(jīng)常性維護是預(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主要原因。

通過更高級的電源管理改善故障指示器

為了應(yīng)對這些挑戰(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（圖3）。

圖3. 采集電能的故障指示器設(shè)計

采集電能的故障指示器基本功能看起來簡單，但設(shè)計相當復(fù)雜，尤其是電源架構(gòu)。 其中不僅存在三個獨立電源（電力線路傳感器、充電電池和超級電容），而且必須有一個控制算法，用來平衡變化的供電條件和變化的負載條件——所有這些設(shè)計的目的是保證始終聯(lián)網(wǎng)工作。 關(guān)鍵創(chuàng)新是一種新型多電源路徑設(shè)計技術(shù)，它支持系統(tǒng)更快啟動、功耗更低和運行更平穩(wěn)。 通過采用更好的電源管理，電池更換的頻率會降低，線路工作人員執(zhí)行系統(tǒng)檢查的次數(shù)會減少，因而故障指示器所需的維護會減少。

新型故障指示器設(shè)計還能利用更復(fù)雜的數(shù)據(jù)收集技術(shù)和更魯棒的無線通信來提升性能。 通過高速精密轉(zhuǎn)換器以遠高于電力線路頻率的數(shù)據(jù)速率收集電力線路信息，它們能捕獲更高精度的數(shù)據(jù)。 集成短波無線電和GSM協(xié)議等無線通信，也能擴大這些設(shè)備的覆蓋范圍。 故障指示器可以傳輸數(shù)據(jù)和報告其狀態(tài)，這樣線路工作人員搜索故障所花的時間會減少，因而有更多時間來排除故障。

推動更好能源智能的大數(shù)據(jù)分析機會

利用先進線路傳感器技術(shù)的故障指示器為改變公用事業(yè)公司的運營方式提供了機會。通過在節(jié)點上收集更精細、連接更好且維護成本更低的數(shù)據(jù)，公用事業(yè)公司可以更快、更自信地識別和響應(yīng)中斷。但還有其他可能性需要考慮。例如，整個故障指示器群可以提供歷史數(shù)據(jù)和警報，以便公用事業(yè)公司可以應(yīng)用機器學(xué)習(xí)算法和分析來推動更高效的線路工作人員活動、降低運營費用并實現(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)遇到長時間停電。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，與當今故障指示器相關(guān)的兩個最大缺點是批量購買的高價格標簽和定期維護需求。

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，并從更短的停電時間、更低的運營費用和更滿意的客戶中受益。

審核編輯：郭婷