當(dāng)今最偉大的創(chuàng)新很少來自完全嶄新的技術(shù)。

和PC與移動電話的發(fā)明一樣，智能電網(wǎng)這個(gè)創(chuàng)新理念，也是源自創(chuàng)造性的想法與現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)的結(jié)合。這種想法與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合在很多領(lǐng)域可以提供一種更好得多的解決方案。由NILabVIEW軟件進(jìn)行邏輯編寫的可重配置儀器與控制的嵌入式系統(tǒng)正在與新興的基于云的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，分析方法，以及其它前沿的信息科技相結(jié)合。隨著智能聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)在整個(gè)電網(wǎng)中更為廣泛的運(yùn)用，它將徹底改變電力的生產(chǎn)，消費(fèi)，以及分配環(huán)節(jié)。就像過去信息技術(shù)(IT)革新曾大幅加速電力的發(fā)展，能源技術(shù)(ET)革新將帶來更大的創(chuàng)新，從而使能源更便宜，清潔，以及更充足。

從19世紀(jì)70年代開始，美國就致力于分階段將電氣化推向日常生活中去，并且在1950年讓電氣技術(shù)基本惠及所有的美國居民。和美國一樣，世界范圍內(nèi)的大部分國家在建立他們的電網(wǎng)時(shí)，運(yùn)用了橫跨不同時(shí)代的技術(shù)。當(dāng)今，這些電網(wǎng)仍是世界上最為復(fù)雜的互連設(shè)備。自從電氣化技術(shù)革新開始，很多包含了新技術(shù)的能源轉(zhuǎn)換方式被發(fā)明了出來。現(xiàn)在電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)的研發(fā)方向正回歸到徹底變革電網(wǎng)本身上來。

圖1.智能電網(wǎng)技術(shù)主要解決限制開放性，可靠性，以及能源生產(chǎn)和分配效率的技術(shù)挑戰(zhàn)

使用智能電網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)對電力生產(chǎn)挑戰(zhàn)

在21世紀(jì)早期，人類社會在滿足人們自身，資源，以及環(huán)境需求等方面遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。就像電力研究院(EPRI)的電力技術(shù)路線圖中所陳述的那樣，“電能是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的世界的解決方案，同時(shí)也是必不可少的基礎(chǔ)。”現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)將會引起生產(chǎn)力的提高，經(jīng)濟(jì)的增長，以及向更清潔，更利于環(huán)境持續(xù)發(fā)展的技術(shù)的轉(zhuǎn)變。電力基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化也能提高電力系統(tǒng)的可靠性與安全性，同時(shí)降低有害的電力干擾與斷供的風(fēng)險(xiǎn)。

智能電網(wǎng)技術(shù)正是要解決開放性，可靠性，以及能源生產(chǎn)和分配效率的技術(shù)挑戰(zhàn)。一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是，目前電能不能大量地儲存，這使得電網(wǎng)運(yùn)營商很難管理一年中最熱和最冷的天里發(fā)生的供應(yīng)和需求上的波峰和波谷值。電動汽車的出現(xiàn)將大大增加電網(wǎng)的存儲容量，但這也將因此而增加需求的峰值。對于電網(wǎng)運(yùn)營商來說，智能電網(wǎng)技術(shù)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。儲能會使電網(wǎng)可以更容易地管理大量在生產(chǎn)過程中能量是波動的風(fēng)能和太陽能資源。

電網(wǎng)的另一個(gè)主要挑戰(zhàn)是可靠性。美國有30萬英里的互聯(lián)電網(wǎng)線路。根據(jù)美國能源部的統(tǒng)計(jì)，供應(yīng)和需求的不平衡結(jié)果往往導(dǎo)致電力的浪費(fèi)以及中斷所造成的約1500億美元/年的開銷。智能電網(wǎng)技術(shù)將通過自動預(yù)測，對負(fù)荷轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，重新路由能量以繞過障礙，引進(jìn)分布式存儲和可再生能源發(fā)電，甚至識別和定位故障并分派有著合適的設(shè)備的維修人員來應(yīng)對這些問題。

用于智能電網(wǎng)的智能儀器

可重配置的嵌入式儀器和控制系統(tǒng)，如CompactRIO具有理想的技術(shù)和功能融合以解決最困難的智能電網(wǎng)上的挑戰(zhàn)。通過LabVIEW和可重配置的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGAs）的供電，這些用戶可編程的，現(xiàn)場可更新的智能設(shè)備可以并行和實(shí)時(shí)地執(zhí)行多個(gè)數(shù)字信號的處理和控制任務(wù)。此外，現(xiàn)代的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和傳感器提供保真的全球范圍內(nèi)同步電氣測量。另外，新興的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，如IEC61850正在被制定以確保網(wǎng)絡(luò)的互操作性和從智能傳感器到云的兼容性。

例如，配置I/O（RIO）技術(shù)正在被用來改善印度電網(wǎng)的效率。在印度，NexGen有限公司使用LabVIEW和CompactRIO來實(shí)現(xiàn)變電站的有先進(jìn)功率測量功能（AMR）的自動化抄表。它也同時(shí)監(jiān)測11千伏輸電線路的輸入功率和440伏特的輸出功率來描述變電站變壓器的效率。此外，該系統(tǒng)監(jiān)測變壓器的油位和溫度，并且通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)和中央監(jiān)控以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來通信。NexGen公司正在部署這樣一個(gè)基于NI單板式RIO硬件的系統(tǒng)于2,820個(gè)貫穿于整個(gè)印度拉賈斯坦邦的子變電站。安裝分布式智能傳感器是充分體現(xiàn)電網(wǎng)的效率唯一的辦法。NexGen公司自動化抄表系統(tǒng)將提高印度的電能配置并且?guī)椭鷾p少配電系統(tǒng)估計(jì)百分之三十的功率損耗。

圖2.NexGEN使用CompactRIO用于AMR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高級電能測量

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