| 開關切換數(shù)字化：電力變壓器的現(xiàn)代化變革

可再生能源和分布式能源資源是能源轉(zhuǎn)型時代的反映。具有好的負荷分布的智能電網(wǎng)現(xiàn)在更接近于現(xiàn)實。然而，配電網(wǎng)中現(xiàn)有的變電站會發(fā)生什么？現(xiàn)在電能質(zhì)量問題越來越多地出現(xiàn)，他們是否能夠處理這些要求？現(xiàn)在仍然手動或半手動操作的舊系統(tǒng)會發(fā)生什么？對于基于不同技術的電力變壓器配電網(wǎng)，要做些什么？

| 電力變壓器的開關切換

在這個文章中兩種不同類型的開關切換需要考慮到。區(qū)分了空載開關的類型（NLTC作為空載開關切換）和在不中斷負載的情況下切換的類型，因此它在負載下在不同的轉(zhuǎn)換比之間來回切換（OLTC作為空載開關切換）。一般來說，變壓器上的開關被路由到開關切換，這取決于要處理的操作電流。在本例中，開關和開關切換的機械連接被實現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。這個激活有手動或半手動或其他通過電信號的方式。使用1或3相開關切換，通常根據(jù)負載容量或開關配置（星或角形）選擇和安裝。

| 要求

在現(xiàn)有變電站中，安裝可以包括許多不同技術，供應商和設備類型的互聯(lián)。網(wǎng)絡已經(jīng)經(jīng)過多年的擴展，并不總是在他們被更新的時候擴大。這往往是由于費用和缺乏資源。因此，最初的要求可能是適當?shù)刈詣踊袚Q開關，這取決于高壓網(wǎng)絡的高級自動電壓控制。這些要求可能類似于以下列子：

將準確的數(shù)據(jù)準實時傳輸，將切換開關的位置報告給SCADA系統(tǒng)

通過遠程控制自動控制現(xiàn)有的切換開關

通過遠程控制手動控制現(xiàn)有的切換開關

以及自動遠程訪問，現(xiàn)場維護和維修時的手動和本地訪問能力

| 問題描述

由于頻繁的負荷變化和相對較高的機械和電氣壓力施加在切換開關的部件上，它會受到磨損，這會使它容易發(fā)生故障，以及頻繁維護。此外，在剩余系統(tǒng)中，切換開關往往還沒有通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)完全自動化，換句話說，不是通過SCADA直接聯(lián)網(wǎng)的。負載峰值可能導致切換開關立即切換電平，即使這是不必要的。這反過來又導致磨損增加，并對其敏感性產(chǎn)生負面影響，從技術和成本的角度看故障。因此，有效地控制切換開關是保證使用壽命的關鍵。

缺乏網(wǎng)絡自動化問題的另一個可能是不同變電站的設備來自不同的變電站制造商。由于不同的設備設計，不同的傳感器技術，不得不用于將切換開關的確切位置返回SCADA.這個可能意味著同一網(wǎng)絡的每個變電站的自動化解決方案不會基于相同的部件。此外，在許多情況下，在現(xiàn)場提供的能源自動化方面的技術技能并不足以在沒有支持的情況下實施這類項目。

問題描述的最后一個方面是基于變電站是經(jīng)常沒有連接到數(shù)字通信網(wǎng)絡的。因為這個，它建議將網(wǎng)絡分割，從而將數(shù)據(jù)數(shù)字化執(zhí)行步驟。以下三個步驟可作為建議：

(1) 本地自動化：通過變電站中的數(shù)據(jù)記錄器存儲數(shù)據(jù)，然后可以在本地和按需檢索數(shù)據(jù)。

(2) 遠程監(jiān)控：通過電力線，EDGE,GPRS等傳輸選定的數(shù)據(jù)，僅限一個小的特定數(shù)據(jù)集。

(3) 遠程控制：基于LTE,光纖等寬帶通信的遠程監(jiān)控。

| 現(xiàn)有的現(xiàn)代化技術

為了實現(xiàn)切換開關的自動化和數(shù)字化，并考慮到前面描述的需求和問題描述的所有方面，一種精度為0.2級的高精度測量裝置與軟PLC耦合。在這種情況下，這種耦合或集成是通過使用Centrax CU3000或CU5000 二合一儀表，由Camille Bauer作為基本平臺用于能源自動化解決方案。測量儀表執(zhí)行測量電氣參數(shù)，電壓和電流消耗。測量儀表還產(chǎn)生額外的測量和數(shù)據(jù)用于評估電氣參數(shù)的質(zhì)量，例如諧波，不平衡，功率因素等。能量數(shù)據(jù)也被直接可視化。測量值要么存儲在本地，要么通過電力線直接傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫或SCADA系統(tǒng)或Modbus。在遠程監(jiān)控和遠程控制應用的情況下，系統(tǒng)始終保持在準實時的電壓和電流值。

為了實現(xiàn)需求中先前描述的維護訪問，切換開關由Centrax CU3000或CU5000的軟PLC控制。所需的觸發(fā)器由手動或SCADA系統(tǒng)根據(jù)Centrax測量儀表返回的電氣值生成。這會激活切換開關，導致電壓要么是增加或是減少。切換開關的位置必須在測量值的數(shù)據(jù)內(nèi)容中處理，以防止任何中斷或切換錯誤。這種合理性檢查是通過檢測切換開關的機械位置來實現(xiàn)的。由于各種有載的切換開關的設計不同，從軸向信號，電阻值，BCD編碼信號或一次電壓Up與和二次電壓Us之間的比值中采樣值，然后將其與切換開關表中的值進行比較。

| 成本和好處

采用二合一的方法，從成本/效益的角度看優(yōu)勢是顯而易見的。將一個高度精確的測量儀表和一個軟PLC集成在一個單一的外殼中意味著單獨的部件成本降低了50%。

對以采購和物流為中心的流程進行優(yōu)化，同時消除不直接兼容的部件。此外，職能整合在財務和時間兩方面對規(guī)劃和執(zhí)行費用立即產(chǎn)生積極影響。所有使用部件的使用壽命和重現(xiàn)性對總體結(jié)果有積極的影響，切換開關的本地控制考慮到通信網(wǎng)絡的相應狀態(tài)，從而用時間戳記錄每個切換開關的更改。這創(chuàng)造了可靠的數(shù)據(jù)，也記錄在案，以便進行預防性和成本優(yōu)化的維護。