智能电网基础设施技术

智能配电网络(智能电网)是能源系统的支柱。

随着数以百万计的电动汽车上路,以及数兆瓦的可再生能源发电能力被安装到我们的电网中,我们的能源系统正处于剧烈的转型期。

智能电网需要更智能的设备,以便可靠地整合间歇性可再生能源和分布式能源资源。

智能电网插图

LEM 通过测量电气参数改善电网,使控制室能够实现自动化、远程监控和共享实时设备数据。

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:

  • 为 “消费者 ”提供信息 智能电网为 “消费者”(既消费又生产能源的个人或实体)提供了宝贵的信息。这些信息使他们能够就如何、何时以及是否使用、储存甚至出售电力做出明智的决定。这对那些在屋顶上安装太阳能电池板的人来说尤为重要。其目的是鼓励住宅、商业和工业建筑积极参与节能、效率和需求响应计划。
  • 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。这就需要采用能够快速检测、隔离和恢复故障的智能保护设备和变电站。
  • 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。通过无缝协作,这些组件可让控制中心深入了解电网当前和未来的性能,以及变压器等关键组件的详细状态。这种集体智能有助于改善电网管理和提高响应速度。

智能电网解决方案的典型应用包括

  • 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
智能电网应用

智能电网技术在中压/低压(中压/低压)变电站中的应用

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。

智能电表中的嵌入式软件根据低压测量值进行计算,从而确定许多对识别电力系统状态非常有用的指标。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,总体精度可超过 1%,从而提高了通常与 0.5 级电流互感器 (CT) 搭配使用的传统 0.5 级电表的精度。

中压/低压变电站的智能电网技术

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

  • 实时监控每个配电变压器的热行为、老化率、有功和无功损耗。
  • 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。
智能电网应用

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(无需中继器),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。

智能电网的物联网远程能源监控远程能源监控

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 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 ATOART 传感器,经济实惠,易于部署
智能电网应用

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。

配电架空线路监控智能电网解决方案

 

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,采用三相线路传感器系统后,一条线路上的多余电力可以重新分配到相邻线路上(如黑色所示),从而有效地将初始线路的容量降低到可接受的水平(如蓝色所示)。这种优化的重新分配可使电网的整体输出能力最大化(参见图 1)。

安装传感器前后的配电架空线路监测

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。它可提供电流信息(包括幅值和相位)以及导体表面温度。该传感器还能检测故障情况,以便迅速识别和发出通知。在网状网络中,这种三相线路传感器系统可确保不同线路之间的实时均衡。在交流测量中,采用了 LEM ART 分芯罗戈夫斯基线圈,与线路传感器中使用的其他两种电流测量技术相比,它具有多种优势,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。

 

AHR

AI-P1A

AI-PMUL

AK / AKR

AP / APR

ART

ARU

AT / TT

ATO

CDSR

DCBM 100

DK

DCBM 400/600

DHR

HOP / HTR

HTRS

ITL

FRS

带宽20Hz - 6000Hz1500Hz1500Hz10Hz - 400Hz30Hz - 2000Hz300kHz - 420kHz320kHz50Hz - 60Hz50Hz - 60Hz2kHz100Hz-100Hz20Hz - 6000Hz4kHz - 10kHz30kHz50kHz1000kHz
耗电量30mA - 35mA350mA100mA-30mA----50mA80mA100mA400mA30mA20mA50mA0.35A80mA - 140mA
最大电流范围2000A - 3000A5000A5000A5A - 2375A10A - 400A--5A - 150A6A - 176.7A 32A Per Phase
+/- 150mA (leakage)
80A
1000V DC
20A - 400A400A & 600A
1000V DC
600A - 1800A100A - 3000A20A12000A9000A
电源电压20V - 50V16V - 31V10V - 32V24V12V - 24VSelf PoweredSelf PoweredSelf Powered20V - 28V; 
Self Powered
3.3V+12, +24V DC20V - 50V+12, +24V DC20V - 50V12V - 15V26V24V12V - 24 V
安装On Primary
Fastening
DIN RailDIN RailPanel / 
DIN Rail
Panel / 
DIN Rail
On Primary
Fastening
On Primary
Fastening
On Primary
Fastening
DIN Rail / On Primary
Fastening
1 Phase - 2 Jumpers 
3 Phases + N - 4 Jumpers
DIN Rail/ 
Screw Mounting
Panel / 
DIN Rail
DIN Rail/ 
Screw Mounting
PanelPanel / On 
Primary Fastening
PanelPanelOn Primary
Fastening
输出CurrentCurrentCurrentCurrentCurrentVoltageVoltageCurrentCurrentSPI + Analog 
Tripping Output
Ethernet 
HTTP REST
CurrentEthernet 
HTTP REST
VoltageCurrentCurrentCurrentVoltage
总体精度1%0.5%0.5%1%1%0.5%0.5%1.5%1% - 1.5%+/- 0.5mA @ 1mAClass B (1%)1% - 2%Class B (1%)1%2%2% - 5%0.06%0.5%
技术Open Loop Hall EffectIntegratorIntegratorCurrent TransformerPrime 
Air- Core
Rogowski
Coil
Rogowski
Coil
Current TransformerCurrent TransformerOpen Loop
Fluxgate
Bi-directional MeterOpen Loop Hall EffectBi-directional MeterOpen Loop Hall EffectOpen Loop Hall EffectOpen Loop Hall EffectClosed Loop
Fluxgate
Open Loop

什么是罗戈夫斯基线圈?

罗戈夫斯基线圈技术

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。

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质量

认证及标准

符合最高工业标准

LEM产品和过程符合行业标准:

  • LEM传感器有认可电磁兼容性的CE标志
  • 自动化应用IEC标准:
    • IEC 61869-2、-6、-8、-10、-14、-15 性能标准
    • IEC 61010-1、-2-030、-2-032、-031(关于安全性
    • IEC 61800-1 和 -2 用于气候和机械限制
    • IEC 61000-6-2 和 -6-3 或 IEC 61326-1(电磁兼容性)
  • 符合RoHS
  • 所有生产和开发中心都通过了ISO TS 16949的认证(瑞士和中国)

产品和服务质量:我们的优先级

基于对应用和电流测量技术的深入了解,LEM开发目录产品和定制化产品,能够完美的满足您在性能,时间和成本要求

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