智能配电网络（智能电网）是能源系统的支柱。
我们的能源系统正经历一场深刻变革。最具影响力的变化是电动汽车的普及，以及由可再生能源驱动的分布式发电的广泛应用。
智能电网需要更智能的设备，才能可靠地整合可再生能源和分布式能源资源。
LEM能够提升电网能力，提供种类繁多的传感器和设备，实现对能源分配系统技术参数的远程实时监测。
什么是智能电网？
智能电网（又称智能电网）是每个智能城市的基础，可实现以下关键功能：
- 告知“产消者”：智能电网为“产消者”——即既消费又生产能源的个人或实体——提供宝贵信息。这些信息赋予他们自主决策权，可决定如何、何时以及是否使用、储存甚至出售电力。对于屋顶安装太阳能电池板的用户而言，这尤为重要。其目标在于鼓励住宅、商业及工业建筑积极参与节能与能效提升行动。
- 促进分布式可再生能源的整合： 智能电网可确保分布式可再生能源、储能系统和电动汽车充电站的可靠集成。
- 增强电网组件： 智能电网包含传感器、智能电子设备和智能电表等智能解决方案。这些组件可实现控制、自动化、远程监控和实时数据共享。这些集体智能解决方案有助于提升电网管理水平和响应能力。
智能电网解决方案的常见应用包括：
- 配电自动化 - 故障检测、隔离和恢复
- 电网监控（如智能变电站）
- 保护与安全
- 配电变压器监控
- 配电自动化 - 电压控制
- 电能质量
智能电网技术在中压/低压（中压/低压）变电站中的应用
该智能电网应用示例涉及将灵活的 LEM ART 罗戈夫斯基线圈传感器与连接到中压/低压变电站内配电变压器低压侧的智能电表结合使用。
智能电表内置的软件基于低压测量值进行计算，从而能够确定多种有助于识别电力系统状态的指标。这些信息包括油温、老化率、电流值和功率流。
这种创新方法可提供更具成本效益的配电网管理，而无需在中压侧加额外的传感器。智能电表与ART线圈配合使用时，可实现优于1%的整体精度，从而提升了传统电流互感器（CT）所能达到的测量精度。
在中压/低压变电站中，电力流从中压转变为低压。在低压变电站内，智能电表可以持续监控电能质量，并制定预测性维护计划。三个罗戈夫斯基传感器 ART 将信息从电缆传输到电能表。
配电系统运营商的优势包括
- 电气参数的实时监测。
- 为用户、生产商和变压器创建低压负荷曲线，以便发现意外损耗并提高效率。
- 汇总每个中压-低压变压器分配的有功电能，便于检测智能电网中压侧的非技术性问题。
智能电网的物联网远程能源监控
物联网（IoT）非常适合于智能电网的实施，这主要是因为物联网对传输距离的要求很宽，而且传输所需的数据量很小。利用作为远距离通信标准的窄带射频技术，可以开发出创新的远程能源监控解决方案。该解决方案包括部署用于远程监控电气设备的无线电能表，集成硬件、M2M 连接（如 LORA、SIGFOX、3G/GPRS），并利用网络服务管理所收集的数据，包括历史记录、警报、图表、统计等。
这种物联网解决方案可简化网络实施和用户安装，降低基础设施成本，而且通常与现有解决方案兼容。这种方法特别适合物联网应用，因为它的有效载荷功率小、距离要求远，而且传输所需的数据量极小。物联网星形网络配置通常用于智能电网的部署。
能源监测的典型应用旨在确定能源消耗平衡并分析过度消耗，以确定需要关注的领域。使用 ATO (A) 或 ART (B) 的每个无线能量表 (1) 都连接到射频远程互联网 (2)，并将维护数据 (3) 传输到安全的网络服务器 (4)。
终端用户可以远程监控设备的使用情况，包括周期、工作时间、消耗量等，并在检测到功率损耗或功率峰值等异常情况时收到警报 (5)。带有电机、通风设备、泵和压缩机的设备是典型的能耗监控设备。
这种解决方案的优点包括：安装 ATO 或 ART 简单、互联网连接、实时测量以及电能表的自主性。工作模式包括每 1 秒采集一次有效值电流，每 10 秒采集一次有效值电流，每 10 分钟或 15 分钟发送一次电流消耗统计数据。
基于物联网的远程能源监控的主要优势：
- 无需部署本地网络基础设施
- 可同时监控室外和室内设备
- 覆盖范围广
- 能耗极低，因此自主式电能表的使用寿命长
- 使用 LEM ATO 或 ART 传感器，经济实惠，易于部署
配电架空线路监控智能电网解决方案
新型线路电流传感器使电力公司能够监控架空配电线路，最大限度地提高线路容量，防止违规清障，从而提高中压配电网的可靠性和效率。
随着 NB-IoT 和 LPWAN 等新型物联网（IoT）电信网络的出现，对架空电力线路的监控变得更加快速、便捷和经济。利用安装在两根中压电线杆（2）之间的线路传感器（1），电网运营商可以直观地看到实时电流流向，从而优化电力线路容量，改善电力分配。无线线路传感器 (1) 通过电信中继器 (3) 将数据传输到安全的云数据库 (4) 或内部系统。能源管理平台 (5) 可以根据需要进行调节、报警并通知维护团队。最新的线路传感器利用 LEM 罗果夫斯基线圈 ART (A) 进行电流测量、基于电流水平的老化检测和线路容量优先级排序。
以前，在电网不可见的情况下，通过架空线路的分布式可再生能源可能会导致过载（如红色所示）。然而，通过实施三相线传感器系统，某相线中的过剩功率可重新分配至并行或邻近相线（图示为黑色），使原始相线的容量降至可接受水平（图示为蓝色）。这种优化的功率再分配最终实现了电网整体容量输出的优化（参见图1）。
图 1：线路传感器安装前后
此外，线路传感器（专为 1-35 千伏配电网设计）可提供周期性的时间同步测量，从而提高态势感知能力和运行效率。该传感器不仅提供电气参数信息，还能监测导线表面温度。它还能检测故障状态，实现故障定位与报警功能。在网状网络中，该三相线路传感器系统确保不同线路间的实时均衡。对于交流测量，LEM ART开环罗戈夫斯基线圈相较于其他两种常用电流测量技术具有多重优势，具体优势如下表所示。
智能电网产品
LEM 提供创新、准确、可靠、易于安装、非侵入式的智能电网传感器，以提高电网性能和城市智能化水平。
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 带宽 | 20Hz - 6000Hz | 1500Hz | 1500Hz | 10Hz - 400Hz | 30Hz - 2000Hz | 300kHz - 420kHz | 320kHz | 462kHz | 50Hz - 60Hz | 50Hz - 60Hz | - | 20Hz - 6000Hz |
| 耗电量 | 30mA - 35mA | 350mA | 100mA | - | 30mA | - | - | - | - | - | 100mA | 30mA |
| 最大电流范围 | 2000A - 3000A | 5000A | 5000A | 5A - 2375A | 10A - 400A | - | - | - | 5A - 150A | 6A - 176.7A | 20A - 400A | 600A - 1800A |
| 电源电压 | 20V - 50V | 16V - 31V | 10V - 32V | 24V | 12V - 24V | Self Powered | Self Powered | Self Powered | Self Powered | 20V - 28V; Self Powered | 20V - 50V | 20V - 50V |
| 安装 | On Primary Fastening | DIN Rail | DIN Rail | Panel / DIN Rail | Panel / DIN Rail | On Primary Fastening | On Primary Fastening | On Primary Fastening | On Primary Fastening | DIN Rail / On Primary Fastening | Panel / DIN Rail | Panel |
| 输出 | Current | Current | Current | Current | Current | Voltage | Voltage | Voltage | Current | Current | Current | Voltage |
| 总体精度 | 1% | 0.5% | 0.5% | 1% | 1% | 0.5% | 0.5% | 0.5% | 1.5% | 1% - 1.5% | 1% - 2% | 1% |
| 技术 | Open Loop Hall Effect | Integrator | Integrator | Current Transformer | Prime Air- Core | Rogowski Coil | Rogowski Coil | Rogowski Coil | Current Transformer | Current Transformer | Open Loop Hall Effect | Open Loop Hall Effect |
什么是罗戈夫斯基线圈？
罗戈夫斯基线圈用于制造一种柔性传感器，可轻松缠绕待测导体。它由一个螺旋形导线线圈构成，导线从一端通过线圈中心返回另一端，确保两个端子位于线圈的同一端。线圈的长度根据相关的主电缆直径来选择，以提供最佳的传输特性。
该技术可精确检测初级电流的变化率（导数），并在线圈终端产生相应的电压。